Sposobnost metalnog materijala da se odupre udubljenju površine tvrdim predmetima naziva se tvrdoća. Prema različitim metodama ispitivanja i opsegu primjene, tvrdoća se može podijeliti na tvrdoću po Brinellu, tvrdoću po Rockwellu, tvrdoću po Vickersu, tvrdoću po Shoreu, mikrotvrdoću i tvrdoću na visokim temperaturama. Postoje tri uobičajeno korištene tvrdoće za cijevi: tvrdoća po Brinellu, Rockwellu i Vickersu.
A. Tvrdoća po Brinellu (HB)
Koristite čeličnu kuglicu ili karbidnu kuglicu određenog promjera da biste je utisnuli u površinu uzorka specificiranom ispitnom silom (F). Nakon specificiranog vremena zadržavanja, uklonite ispitnu silu i izmjerite promjer udubljenja (L) na površini uzorka. Vrijednost tvrdoće po Brinellu je količnik dobijen dijeljenjem ispitne sile s površinom udubljene kugle. Izraženo u HBS (čelična kuglica), jedinica je N/mm2 (MPa).
Formula za izračunavanje je:
U formuli: F – sila ispitivanja pritisnuta u površinu metalnog uzorka, N;
D – Prečnik čelične kugle za ispitivanje, mm;
d – prosječni prečnik udubljenja, mm.
Mjerenje tvrdoće po Brinellu je preciznije i pouzdanije, ali HBS je generalno pogodan samo za metalne materijale ispod 450 N/mm2 (MPa) i nije pogodan za tvrđi čelik ili tanje ploče. Među standardima za čelične cijevi, tvrdoća po Brinellu je najčešće korištena. Prečnik udubljenja d se često koristi za izražavanje tvrdoće materijala, što je intuitivno i praktično.
Primjer: 120HBS10/1000130: To znači da je vrijednost tvrdoće po Brinellu, mjerena korištenjem čelične kugle promjera 10 mm pod ispitnom silom od 1000 kgf (9,807 kN) tokom 30 sekundi, 120 N/mm2 (MPa).
B. Tvrdoća po Rockwellu (HR)
Rockwellov test tvrdoće, kao i Brinellov test tvrdoće, je metoda ispitivanja udubljenjem. Razlika je u tome što mjeri dubinu udubljenja. To jest, pod sekvencijalnim djelovanjem početne ispitne sile (Fo) i ukupne ispitne sile (F), utiskivač (konus ili čelična kugla čeličane) se utiskuje u površinu uzorka. Nakon određenog vremena zadržavanja, glavna sila se uklanja. Za ispitivanje sile, koristite izmjereni preostali prirast dubine udubljenja (e) za izračunavanje vrijednosti tvrdoće. Njegova vrijednost je anonimni broj, predstavljen simbolom HR, a korištene skale uključuju 9 skala, uključujući A, B, C, D, E, F, G, H i K. Među njima, skale koje se obično koriste za ispitivanje tvrdoće čelika su uglavnom A, B i C, i to HRA, HRB i HRC.
Vrijednost tvrdoće se izračunava pomoću sljedeće formule:
Prilikom testiranja sa A i C skalama, HR=100-e
Pri testiranju sa B skalom, HR=130-e
U formuli, e – prirast dubine preostalog udubljenja – izražen je u specificiranoj jedinici od 0,002 mm, odnosno, kada je aksijalno pomjeranje utiskivača jedna jedinica (0,002 mm), to je ekvivalentno promjeni tvrdoće po Rockwellu za jedan broj. Što je veća vrijednost e, to je tvrdoća metala niža i obrnuto.
Primjenjivi opseg gore navedene tri skale je sljedeći:
HRA (dijamantski konusni utiskivač) 20-88
HRC (dijamantski konusni utiskivač) 20-70
HRB (utiskivač čelične kuglice promjera 1,588 mm) 20-100
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu je trenutno široko korištena metoda, među kojima se HRC koristi u standardima za čelične cijevi, odmah iza tvrdoće po Brinellu HB. Tvrdoća po Rockwellu može se koristiti za mjerenje metalnih materijala od izuzetno mekih do izuzetno tvrdih. Nadoknađuje nedostatke Brinell metode. Jednostavnija je od Brinell metode i vrijednost tvrdoće se može očitati direktno sa skale uređaja za mjerenje tvrdoće. Međutim, zbog malog udubljenja, vrijednost tvrdoće nije toliko tačna kao Brinell metoda.
C. Tvrdoća po Vickersu (HV)
Vickersov test tvrdoće je također metoda ispitivanja udubljenjem. Njime se u ispitnu površinu utiskuje kvadratni piramidalni dijamantski utiskivač s kutom od 1360 između suprotnih površina pri odabranoj ispitnoj sili (F) i uklanja se nakon određenog vremena zadržavanja. Sila, izmjerite dužinu dvije dijagonale udubljenja.
Vrijednost tvrdoće po Vickersu je količnik ispitne sile podijeljene s površinom udubljenja. Njena formula za izračunavanje je:
U formuli: HV – simbol tvrdoće po Vickersu, N/mm2 (MPa);
F – sila ispitivanja, N;
d – aritmetička sredina dvije dijagonale udubljenja, mm.
Ispitna sila F koja se koristi za određivanje tvrdoće po Vickersu je 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) i još šest nivoa. Vrijednost tvrdoće se može mjeriti u rasponu od 5~1000HV.
Primjer metode izražavanja: 640HV30/20 znači da je vrijednost tvrdoće po Vickersu, mjerena ispitnom silom od 30Hgf (294,2 N) tokom 20S (sekundi), 640N/mm2 (MPa).
Vickersova metoda tvrdoće može se koristiti za određivanje tvrdoće vrlo tankih metalnih materijala i površinskih slojeva. Ima glavne prednosti Brinellove i Rockwellove metode i prevazilazi njihove osnovne nedostatke, ali nije tako jednostavna kao Rockwellova metoda. Vickersova metoda se rijetko koristi u standardima za čelične cijevi.
Vrijeme objave: 03.04.2024.