มาตรฐานความแข็งสามประการสำหรับเหล็ก

ความสามารถของวัสดุโลหะในการต้านทานการเยื้องของพื้นผิวด้วยวัตถุแข็งเรียกว่าความแข็ง ตามวิธีการทดสอบและขอบเขตการใช้งานที่แตกต่างกัน ความแข็งสามารถแบ่งออกเป็นความแข็ง Brinell ความแข็ง Rockwell ความแข็ง Vickers ความแข็งฝั่ง ความแข็งระดับไมโคร และความแข็งที่อุณหภูมิสูง ความแข็งของท่อที่ใช้กันทั่วไปมีสามประเภท: ความแข็ง Brinell, Rockwell และ Vickers

ก. ความแข็งบริเนล (HB)

ใช้ลูกบอลเหล็กหรือลูกบอลคาร์ไบด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดเพื่อกดลงบนพื้นผิวตัวอย่างด้วยแรงทดสอบที่ระบุ (F) หลังจากเวลาจับยึดที่ระบุ ให้ถอดแรงทดสอบออกและวัดเส้นผ่านศูนย์กลางการเยื้อง (L) บนพื้นผิวตัวอย่าง ค่าความแข็งของบริเนลคือผลหารที่ได้จากการหารแรงทดสอบด้วยพื้นที่ผิวของทรงกลมที่เยื้อง แสดงเป็น HBS (ลูกเหล็ก) มีหน่วยเป็น N/mm2 (MPa)

สูตรการคำนวณคือ:
ในสูตร: F–แรงทดสอบที่กดลงบนพื้นผิวของตัวอย่างโลหะ N;
D–เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกเหล็กสำหรับการทดสอบ mm;
d–เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของการเยื้อง mm
การวัดความแข็งบริเนลมีความแม่นยำและเชื่อถือได้มากกว่า แต่โดยทั่วไป HBS จะเหมาะสำหรับวัสดุโลหะที่มีค่าต่ำกว่า 450N/mm2 (MPa) เท่านั้น และไม่เหมาะสำหรับเหล็กที่แข็งกว่าหรือแผ่นที่บางกว่า ในบรรดามาตรฐานท่อเหล็ก ความแข็งของ Brinell ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางการเยื้อง d มักใช้เพื่อแสดงความแข็งของวัสดุ ซึ่งใช้งานง่ายและสะดวก
ตัวอย่าง: 120HBS10/1000130: หมายความว่าค่าความแข็งบริเนลที่วัดโดยใช้ลูกเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. ภายใต้แรงทดสอบ 1000Kgf (9.807KN) เป็นเวลา 30 วินาที (วินาที) คือ 120N/mm2 (MPa)

ข. ความแข็งแบบร็อคเวลล์ (HR)

การทดสอบความแข็งแบบร็อกเวลล์ เช่นเดียวกับการทดสอบความแข็งบริเนล เป็นวิธีการทดสอบการเยื้อง ความแตกต่างก็คือมันวัดความลึกของการเยื้อง นั่นคือ ภายใต้การกระทำตามลำดับของแรงทดสอบเริ่มต้น (Fo) และแรงทดสอบทั้งหมด (F) หัวกด (กรวยหรือลูกเหล็กของโรงถลุงเหล็ก) จะถูกกดลงบนพื้นผิวของตัวอย่าง หลังจากเวลายึดที่กำหนด แรงหลักจะถูกลบออก แรงทดสอบ ใช้การเพิ่มความลึกของการเยื้องที่เหลือที่วัดได้ (e) เพื่อคำนวณค่าความแข็ง ค่าของมันคือตัวเลขที่ไม่ระบุชื่อซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ HR และตาชั่งที่ใช้มีทั้งหมด 9 ตาชั่ง ได้แก่ A, B, C, D, E, F, G, H และ K โดยในจำนวนนี้ตาชั่งที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเหล็ก การทดสอบความแข็งโดยทั่วไปคือ A, B และ C ได้แก่ HRA, HRB และ HRC

ค่าความแข็งคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
เมื่อทดสอบด้วยสเกล A และ C HR=100-e
เมื่อทดสอบด้วยสเกล B HR=130-e
ในสูตร e – การเพิ่มความลึกของการเยื้องที่เหลือจะแสดงในหน่วยที่ระบุ 0.002 มม. นั่นคือเมื่อการกระจัดตามแนวแกนของหัวกดเป็นหนึ่งหน่วย (0.002 มม.) จะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงในความแข็งแบบร็อกเวลล์หนึ่ง ตัวเลข. ยิ่งค่า e มากขึ้น ความแข็งของโลหะก็จะยิ่งต่ำลง และในทางกลับกัน
ขอบเขตที่ใช้บังคับของสามเครื่องชั่งข้างต้นมีดังนี้:
HRA (หัวกดกรวยเพชร) 20-88
HRC (หัวกดกรวยเพชร) 20-70
HRB (หัวกดลูกเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.588 มม.) 20-100
การทดสอบความแข็งแบบร็อกเวลล์เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน โดย HRC ใช้ในมาตรฐานท่อเหล็กรองจากความแข็ง Brinell HB เท่านั้น ความแข็งแบบร็อคเวลล์สามารถใช้เพื่อวัดวัสดุโลหะตั้งแต่อ่อนมากไปจนถึงแข็งมาก เป็นการชดเชยข้อบกพร่องของวิธีบริเนล ง่ายกว่าวิธีบริเนลและสามารถอ่านค่าความแข็งได้โดยตรงจากหน้าปัดของเครื่องความแข็ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเยื้องเล็กน้อย ค่าความแข็งจึงไม่แม่นยำเท่ากับวิธีบริเนล

C. ความแข็งวิคเกอร์ (HV)

การทดสอบความแข็งของวิคเกอร์สก็เป็นวิธีการทดสอบการเยื้องเช่นกัน โดยกดหัวกดเพชรปิรามิดสี่เหลี่ยมจัตุรัสด้วยมุมรวม 1360 ระหว่างพื้นผิวด้านตรงข้ามเข้ากับพื้นผิวทดสอบที่แรงทดสอบที่เลือก (F) และดึงออกหลังจากเวลาจับยึดที่ระบุ แรง วัดความยาวของเส้นทแยงมุมทั้งสองของการเยื้อง

ค่าความแข็งของวิคเกอร์คือผลหารของแรงทดสอบหารด้วยพื้นที่ผิวของการเยื้อง สูตรการคำนวณของมันคือ:
ในสูตร: สัญลักษณ์ความแข็ง HV–Vickers, N/mm2 (MPa);
F–แรงทดสอบ, N;
d–ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของเส้นทแยงมุมทั้งสองของการเยื้อง mm
แรงทดสอบ F ที่ใช้ในความแข็งของวิคเกอร์คือ 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) และอีก 6 ระดับ ค่าความแข็งสามารถวัดได้ ช่วงคือ 5 ~ 1,000HV
ตัวอย่างของวิธีการแสดงออก: 640HV30/20 หมายความว่าค่าความแข็งของวิกเกอร์สที่วัดด้วยแรงทดสอบ 30Hgf (294.2N) เป็นเวลา 20S (วินาที) เท่ากับ 640N/mm2 (MPa)
วิธีความแข็งแบบวิกเกอร์สสามารถใช้เพื่อกำหนดความแข็งของวัสดุโลหะและชั้นผิวที่บางมากได้ มีข้อได้เปรียบหลักของวิธี Brinell และ Rockwell และเอาชนะข้อบกพร่องพื้นฐานได้ แต่มันไม่ง่ายเหมือนวิธี Rockwell วิธีวิกเกอร์สไม่ค่อยถูกนำมาใช้ในมาตรฐานท่อเหล็ก