Способност металног материјала да се одупре удубљивању површине тврдим предметима назива се тврдоћа. Према различитим методама испитивања и обиму примене, тврдоћа се може поделити на тврдоћу по Бринелу, тврдоћу по Роквелу, тврдоћу по Викерсу, тврдоћу по Шору, микротврдоћу и тврдоћу по високим температурама. Постоје три уобичајено коришћене тврдоће за цеви: тврдоћа по Бринелу, Роквелу и Викерсу.
А. Тврдоћа по Бринелу (HB)
Користите челичну куглу или карбидну куглу одређеног пречника да бисте је притиснули у површину узорка наведеном силом утиска (F). Након наведеног времена држања, уклоните силу утиска и измерите пречник удубљења (L) на површини узорка. Вредност тврдоће по Бринелу је количник добијен дељењем силе утиска површином удубљене сфере. Изражено у HBS (челична кугла), јединица је N/mm2 (MPa).
Формула за израчунавање је:
У формули: F – сила испитивања притиснута у површину металног узорка, N;
D – Пречник челичне кугле за испитивање, mm;
d – просечан пречник удубљења, mm.
Мерење тврдоће по Бринелу је прецизније и поузданије, али генерално HBS је погодан само за металне материјале испод 450N/mm2 (MPa) и није погодан за тврђи челик или тање плоче. Међу стандардима за челичне цеви, тврдоћа по Бринелу је најчешће коришћена. Пречник удубљења d се често користи за изражавање тврдоће материјала, што је и интуитивно и практично.
Пример: 120HBS10/1000130: То значи да је вредност тврдоће по Бринелу мерена коришћењем челичне кугле пречника 10 mm под силом испитивања од 1000 kgf (9,807 kN) током 30 s (секунди) 120 N/mm2 (MPa).
Б. Тврдоћа по Роквелу (HR)
Роквелов тест тврдоће, као и Бринелов тест тврдоће, је метода испитивања удубљењем. Разлика је у томе што мери дубину удубљења. То јест, под секвенцијалним дејством почетне силе испитивања (Fo) и укупне силе испитивања (F), удубљивач (конус или челична кугла челичане) се утискује у површину узорка. Након одређеног времена задржавања, главна сила се уклања. За испитивање силе, користите измерени преостали прираштај дубине удубљења (e) да бисте израчунали вредност тврдоће. Његова вредност је анонимни број, представљен симболом HR, а коришћене скале укључују 9 скала, укључујући A, B, C, D, E, F, G, H и K. Међу њима, скале које се обично користе за испитивање тврдоће челика су генерално A, B и C, наиме HRA, HRB и HRC.
Вредност тврдоће се израчунава помоћу следеће формуле:
При тестирању са А и Ц скалама, HR=100-e
При тестирању са Б скалом, HR=130-e
У формули, e – прираштај дубине удубљења изражен је у наведеној јединици од 0,002 mm, односно када је аксијално померање увлака једна јединица (0,002 mm), то је еквивалентно промени тврдоће по Роквелу за један број. Што је вредност e већа, то је тврдоћа метала нижа и обрнуто.
Применљиви обим горе наведених три скале је следећи:
HRA (дијамантски конусни индентор) 20-88
HRC (дијамантски конусни индентор) 20-70
HRB (увлачивач са челичном куглицом пречника 1,588 мм) 20-100
Роквелов тест тврдоће је тренутно широко коришћена метода, међу којима се HRC користи у стандардима за челичне цеви, одмах после Бринелове тврдоће HB. Роквелова тврдоћа се може користити за мерење металних материјала од изузетно меких до изузетно тврдих. Она надокнађује недостатке Бринелове методе. Једноставнија је од Бринелове методе и вредност тврдоће се може очитати директно са бројчаника машине за тврдоћу. Међутим, због малог удубљења, вредност тврдоће није толико тачна као Бринелова метода.
C. Тврдоћа по Викерсу (HV)
Викерсов тест тврдоће је такође метода испитивања удубљењем. Њиме се у испитивану површину утискује квадратни пирамидални дијамантски индентор са углом од 1360 између супротних површина при изабраној сили испитивања (F) и уклања се након одређеног времена задржавања. Силом се мери дужина две дијагонале удубљења.
Викерсова вредност тврдоће је количник силе испитивања подељен површином удубљења. Њена формула за израчунавање је:
У формули: HV–Викерсов симбол тврдоће, N/mm2 (MPa);
F–сила испитивања, N;
d – аритметичка средина две дијагонале удубљења, mm.
Испитна сила F која се користи за мерење тврдоће по Викерсу је 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) и још шест нивоа. Вредност тврдоће се може мерити у опсегу од 5~1000HV.
Пример методе изражавања: 640HV30/20 значи да је вредност тврдоће по Викерсу измерена испитном силом од 30Hgf (294,2N) током 20S (секунди) 640N/mm2 (MPa).
Викерсова метода тврдоће може се користити за одређивање тврдоће веома танких металних материјала и површинских слојева. Она има главне предности Бринелове и Роквелове методе и превазилази њихове основне недостатке, али није тако једноставна као Роквелова метода. Викерсова метода се ретко користи у стандардима за челичне цеви.
Време објаве: 03.04.2024.