Die vermoë van 'n metaalmateriaal om die indrukking van die oppervlak deur harde voorwerpe te weerstaan, word hardheid genoem. Volgens verskillende toetsmetodes en toepassingsomvang kan hardheid verdeel word in Brinell-hardheid, Rockwell-hardheid, Vickers-hardheid, Shore-hardheid, mikrohardheid en hoëtemperatuurhardheid. Daar is drie algemeen gebruikte hardhede vir pype: Brinell-, Rockwell- en Vickers-hardheid.
A. Brinell-hardheid (HB)
Gebruik 'n staalbal of karbiedbal van 'n sekere deursnee om met die gespesifiseerde toetskrag (F) in die monsteroppervlak te druk. Na die gespesifiseerde houtyd, verwyder die toetskrag en meet die indrukkingsdeursnee (L) op die monsteroppervlak. Die Brinell-hardheidswaarde is die kwosiënt wat verkry word deur die toetskrag te deel deur die oppervlakarea van die ingedrukte sfeer. Uitgedruk in HBS (staalbal), is die eenheid N/mm2 (MPa).
Die berekeningsformule is:
In die formule: F–die toetskrag wat in die oppervlak van die metaalmonster gedruk word, N;
D–Diameter van staalbal vir toets, mm;
d–gemiddelde deursnee van die indrukking, mm.
Die meting van Brinell-hardheid is meer akkuraat en betroubaar, maar oor die algemeen is HBS slegs geskik vir metaalmateriale onder 450N/mm2 (MPa), en is nie geskik vir harder staal of dunner plate nie. Onder staalpypstandaarde is Brinell-hardheid die mees gebruikte. Die indrukdiameter d word dikwels gebruik om die hardheid van die materiaal uit te druk, wat beide intuïtief en gerieflik is.
Voorbeeld: 120HBS10/1000130: Dit beteken dat die Brinell-hardheidswaarde gemeet deur 'n staalbal met 'n deursnee van 10 mm onder die toetskrag van 1000 kgf (9.807 kN) vir 30 sekondes (sekondes) te gebruik, 120 N/mm2 (MPa) is.
B. Rockwell-hardheid (HR)
Die Rockwell-hardheidstoets, soos die Brinell-hardheidstoets, is 'n indrukkingstoetsmetode. Die verskil is dat dit die diepte van die indrukking meet. Dit wil sê, onder die opeenvolgende werking van die aanvanklike toetskrag (Fo) en die totale toetskrag (F), word die indrukkingsmiddel (keël of staalbal van die staalfabriek) in die oppervlak van die monster gedruk. Na die gespesifiseerde houtyd word die hoofkrag verwyder. Met die toetskrag, gebruik die gemete oorblywende indrukkingsdiepte-inkrement (e) om die hardheidswaarde te bereken. Die waarde daarvan is 'n anonieme getal, verteenwoordig deur die simbool HR, en die skale wat gebruik word, sluit 9 skale in, insluitend A, B, C, D, E, F, G, H en K. Onder hulle is die skale wat algemeen vir staalhardheidstoetsing gebruik word, gewoonlik A, B en C, naamlik HRA, HRB en HRC.
Die hardheidswaarde word bereken met behulp van die volgende formule:
Wanneer met A- en C-skale getoets word, is HR=100-e
Wanneer met B-skaal getoets word, is HR=130-e
In die formule word e – die oorblywende indrukkingdiepte-inkrement – uitgedruk in die gespesifiseerde eenheid van 0.002 mm, dit wil sê, wanneer die aksiale verplasing van die indrukstuk een eenheid (0.002 mm) is, is dit gelykstaande aan 'n verandering in Rockwell-hardheid met een getal. Hoe groter die e-waarde, hoe laer die hardheid van die metaal, en andersom.
Die toepaslike omvang van die bogenoemde drie skale is soos volg:
HRA (diamantkeël-indrukker) 20-88
HRC (diamantkeël-indrukker) 20-70
HRB (diameter 1.588mm staalbal-indrukker) 20-100
Die Rockwell-hardheidstoets is tans 'n wyd gebruikte metode, waaronder HRC in staalpypstandaarde gebruik word, tweede slegs na Brinell-hardheid HB. Rockwell-hardheid kan gebruik word om metaalmateriale van uiters sag tot uiters hard te meet. Dit maak op vir die tekortkominge van die Brinell-metode. Dit is eenvoudiger as die Brinell-metode en die hardheidswaarde kan direk vanaf die wyserplaat van die hardheidsmasjien gelees word. As gevolg van die klein inkeping is die hardheidswaarde egter nie so akkuraat soos die Brinell-metode nie.
C. Vickers-hardheid (HV)
Die Vickers-hardheidstoets is ook 'n indrukkingstoetsmetode. Dit druk 'n vierkantige piramidale diamant-indrukkingsstuk met 'n ingeslote hoek van 1360 tussen teenoorgestelde oppervlaktes in die toetsoppervlak teen 'n gekose toetskrag (F), en verwyder dit na die gespesifiseerde houtyd. Krag, meet die lengte van die twee diagonale van die indrukking.
Die Vickers-hardheidswaarde is die kwosiënt van die toetskrag gedeel deur die indrukoppervlakte. Die berekeningsformule is:
In die formule: HV–Vickers-hardheidssimbool, N/mm2 (MPa);
F–toetskrag, N;
d–die rekenkundige gemiddelde van die twee diagonale van die inkeping, mm.
Die toetskrag F wat in Vickers-hardheid gebruik word, is 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) kgf (N) en ses ander vlakke. Die hardheidwaarde kan gemeet word in die reeks van 5~1000HV.
Voorbeeld van uitdrukkingsmetode: 640HV30/20 beteken dat die Vickers-hardheidswaarde gemeet met 'n toetskrag van 30Hgf (294.2N) vir 20S (sekondes) 640N/mm2 (MPa) is.
Die Vickers-hardheidsmetode kan gebruik word om die hardheid van baie dun metaalmateriale en oppervlaklae te bepaal. Dit het die hoofvoordele van Brinell- en Rockwell-metodes en oorkom hul basiese tekortkominge, maar dit is nie so eenvoudig soos die Rockwell-metode nie. Vickers-metode word selde in staalpypstandaarde gebruik.
Plasingstyd: 3 April 2024