Tvrdost je mírou schopnosti kovového materiálu odolávat tlaku nebo leptání vnější silou a je jedním z nejdůležitějších ukazatelů mechanických vlastností kovových materiálů. Zkoušení tvrdosti je jednou z nejrychlejších, nejhospodárnějších a nejjednodušších zkušebních metod pro hodnocení mechanických vlastností kovů. Testování tvrdosti může odrážet rozdíly ve vlastnostech kovových materiálů v různém chemickém složení, organizačních strukturách a podmínkách procesu tepelného zpracování, takže je široce používáno při kontrole vlastností kovů, dohledu nad kvalitou procesu tepelného zpracování a vývoji nových materiálů.
Tvrdost podle Brinella
Toho se dosáhne zatlačením kuličky z kalící oceli nebo kuličky z tvrdokovu o průměru D do povrchu kovového materiálu, který má být měřen, se zátěží P určité velikosti, přidržením po určitou dobu a následným odstraněním zátěže. Poměr zatížení P k ploše vtisku F je hodnota tvrdosti podle Brinella, označovaná jako HB. Hodnoty tvrdosti podle Brinella se obecně vyjadřují v kilogramech síly/mm² (N/mm²), ale v praxi se běžně používají také jako HBW nebo HBS.
1 metoda měření
Zkušební podmínky: zkušební zatížení a průměr zkušební ocelové kuličky je třeba určit podle skutečného výkonu materiálu. Běžné zkušební zatížení a průměr ocelové kuličky mají pevné standardy pro přizpůsobení testu tvrdosti různých materiálů.
Postup měření: Testovaný materiál se nejprve umístí na tvrdoměr a poté se provede vtlačovací zkouška se zvoleným zatížením a ocelovou kuličkou. Po přidržení po určitou dobu se zátěž odstraní a změří se průměr vtisku.
Výpočet tvrdosti: Na základě průměru vtisku lze hodnotu tvrdosti podle Brinella vypočítat pomocí vzorce nebo vyhledáním tabulky.
2 Aplikace
Tvrdoměr podle Brinella se používá především pro stanovení tvrdosti litiny, oceli, neželezných kovů a měkkých slitin a dalších materiálů.
Je široce používán v metalurgii, kování, elektrické energii, ropných strojích, kolejových vozidlech, automobilech, vojenském vybavení, laboratořích, vysokých školách a univerzitách a vědeckém výzkumu.
3 způsob vyjádření
Symbol tvrdosti podle Brinella s HBS nebo HBW. HBS udává, že indentor je tvrzená ocelová kulička, použitá pro stanovení hodnoty tvrdosti podle Brinella 450 pod materiálem; HBW uvádí, že indentor je slinutý karbid, který se používá pro stanovení hodnoty tvrdosti podle Brinella 650 pod materiálem.
Vyjádření: číslo před HBS nebo HBW je hodnota tvrdosti, následovaná čísly pro označení zkušebních podmínek, včetně průměru kuličky indentoru, zkušebního zatížení a doby držení zkušebního zatížení (10~15s není označeno) . Například 170HBS10/1000/30 udává, že hodnota tvrdosti podle Brinella 170 měřená s ocelovou kuličkou o průměru 10 mm, udržovaná po dobu 30 s při zkušebním zatížení 9807 N (1000 kg).
Tvrdost podle Vickerse
Tvrdost podle Vickerse, vyjádřená symbolem HV, je britským Smithem (Robert L. Smith) a Sedlandem (George E. Sandland) v roce 1921 navržena společností Vickers (Vickers Ltd). Využívá relativní povrchový úhel 136 stupňů mezi diamantovým kladným prizmatickým kuželovým indentorem, v ustanoveních zatížení F působením tlaku do povrchu zkušebního vzorku, dodržet určitou dobu po vyložení, změřit vtiskovou diagonální délku d a poté vypočítat povrchovou plochu vtisku a nakonec z vtisku průměrného tlaku na povrchovou plochu tvrdosti kovu Vickersovy hodnoty.
1 Metoda měření
Při vlastním měření není třeba provádět složité výpočty, ale podle naměřené délky úhlopříčky hodnoty vtisku d přímo zkontrolujte tabulku, abyste získali naměřenou hodnotu tvrdosti.
Běžně používaný rozsah zatížení tvrdoměru Vickers 49,03 ~ 980,7 N, vhodný pro větší obrobky a hlubší stanovení tvrdosti povrchové vrstvy.
Pro stanovení tvrdosti tenčího obrobku, povrchu nástroje nebo pokovovací vrstvy můžete použít malé zatížení tvrdost podle Vickerse, zkušební zatížení 1,961 ~ 49,03 N.
Tvrdost Micro Vickers je vhodná pro mikroskopickou analýzu.
2 Zastoupení
Hodnota tvrdosti podle Vickerse standardního formátu pro vykazování xHVy, kde x představuje hodnotu tvrdosti podle Vickerse, y představuje měření použité hodnoty zatížení (jednotka: síla kg). Například hodnota tvrdosti 185HV5 185, měření hodnoty zatížení používané pro sílu 5 kg.
3 Rozsah použití
Tvrdoměr Vickers má široké možnosti použití, dokáže měřit téměř všechny kovové materiály používané v průmyslu, od velmi měkkých až po velmi tvrdé materiály. Kromě toho může být také použit pro testování tvrdosti keramických materiálů, plastů a pryže, kartonových materiálů a tak dále.
4 Vzorové požadavky
Povrch vzorku by měl být hladký a rovný, bez oxidové kůže, nečistot a oleje.
Obecně platí, že parametr drsnosti povrchu vzorku podle Vickerse není větší než {{0}}.40μm, malý zátěžový vzorek tvrdosti podle Vickerse není větší než 0,20μm, vzorek tvrdosti mikro podle Vickerse není větší než 0,10 μm.
Rockwellova tvrdost
Rockwellova tvrdost je index pro určení hodnoty tvrdosti podle hloubky plastické deformace vtisku. Používá specifikované podmínky indentoru (diamantový kužel, ocelová kulička nebo kulička z karbidu wolframu) zalisovaného do povrchu vzorku ve dvou krocích a měří hloubku zbytkové hloubky vtisku h k vyjádření tvrdosti.
1 metoda měření indentor a zkušební síla
Rockwellův test tvrdosti pomocí tří druhů indentoru (diamantový kužel a dva průměry ocelové kuličky) a tří druhů zkušební síly (60 kg, 100 kg, 150 kg). Tyto kombinace odpovídají Rockwellově tvrdosti devíti stupnic, a to HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK. Povrchová zkouška tvrdosti podle Rockwella používá dva indentory a tři menší zkušební síly (15 kg, 30 kg, 45 kg), což odpovídá šesti stupnicím.
2 Výpočet hodnoty tvrdosti
Hodnota tvrdosti podle Rockwella se vypočítá podle následujícího vzorce: N-konstanta (pro různé stupnice N trvá 100 nebo 130); h-hloubka zbytkového vtisku, mm; S-konstanta (pro tvrdost Rockwell, S=0,002 mm; pro tvrdost povrchu podle Rockwella, S=0,001 mm).
3 Charakteristiky
Výhody: Rockwellova zkouška tvrdosti je jednoduchá a rychlá, vtisk je malý, stanovení širokého rozsahu, použitelné pro většinu kovových materiálů.
Nevýhody: špatná reprezentativnost, opakovatelnost dat není dobrá, nevztahuje se na organizaci nerovného materiálu nebo tenkého materiálu a povrchově zpevněné vrstvy.
4 Aplikace
Rockwellův test tvrdosti se běžně používá pro materiály s vysokou tvrdostí, jako je kalicí ocel, litina atd.
Tři běžně používané stupnice jsou HRA, HRB a HRC, které jsou vhodné pro různé tvrdosti materiálů.
Výběr stupnice tvrdosti
HRA: Používá se pro materiály s vyšší tvrdostí, jako je ocelový plech, slinutý karbid, se zátěží 60 kg a diamantovým kuželovým indentorem.
HRB: Používá se pro materiály s nižší tvrdostí, jako je měkká ocel, neželezné kovy, žíhaná ocel atd., se zátěží 100 kg a tvrzenou ocelovou kuličkou o průměru 1,5875 mm.
HRC: Pro materiály s vyšší tvrdostí, jako je kalená ocel, litina atd., s použitím zátěže 150 kg a diamantového kuželového indentoru.
Výběrem vhodné kombinace indentoru a zkušební síly může Rockwellův test tvrdosti poskytnout přesné hodnoty tvrdosti, které poskytují důležitý základ pro výběr materiálu a kontrolu kvality.
