Способность металлического материала сопротивляться вдавливанию поверхности твердыми предметами называется твердостью. В зависимости от различных методов испытаний и области применения твердость можно разделить на твердость по Бринеллю, твердость по Роквеллу, твердость по Виккерсу, твердость по Шору, микротвердость и твердость при высоких температурах. Для труб обычно используются три твердости: твердость по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу.
А. Твердость по Бринеллю (HB)
Используйте стальной или твердосплавный шарик определенного диаметра, чтобы вдавить его в поверхность образца с указанным испытательным усилием (F). По истечении указанного времени выдержки снимите испытательную силу и измерьте диаметр отпечатка (L) на поверхности образца. Значение твердости по Бринеллю представляет собой частное, полученное путем деления испытательной силы на площадь поверхности сферы с углублением. Выражается в HBS (стальной шарик), единицей измерения является Н/мм2 (МПа).
Формула расчета:
В формуле: F – испытательная сила, прижимаемая к поверхности металлического образца, Н;
D – Диаметр стального шарика для испытания, мм;
d – средний диаметр отпечатка, мм.
Измерение твердости по Бринеллю является более точным и надежным, но обычно HBS подходит только для металлических материалов с твердостью ниже 450 Н/мм2 (МПа) и не подходит для более твердой стали или более тонких пластин. Среди стандартов стальных труб наиболее широко используется твердость по Бринеллю. Диаметр отпечатка d часто используется для обозначения твердости материала, что интуитивно и удобно.
Пример: 120HBS10/1000130: это означает, что значение твердости по Бринеллю, измеренное с использованием стального шарика диаметром 10 мм при испытательном усилии 1000 кгс (9,807 кН) в течение 30 с (секунд), составляет 120 Н/мм2 (МПа).
Б. Твердость по Роквеллу (HR)
Испытание на твердость по Роквеллу, как и испытание на твердость по Бринеллю, представляет собой метод испытания вдавливанием. Разница в том, что он измеряет глубину вмятины. То есть под последовательным действием начальной испытательной силы (Fo) и полной испытательной силы (F) индентор (конус или стальной шар сталелитейного стана) вдавливается в поверхность образца. По истечении указанного времени выдержки основное усилие снимается. Испытательное усилие. Используйте измеренное приращение остаточной глубины вдавливания (e) для расчета значения твердости. Его значение представляет собой анонимное число, представленное символом HR, а используемые шкалы включают 9 шкал, включая A, B, C, D, E, F, G, H и K. Среди них шкалы, обычно используемые для стали. испытания на твердость обычно относятся к классам A, B и C, а именно HRA, HRB и HRC.
Значение твердости рассчитывается по следующей формуле:
При тестировании по шкалам А и С HR=100-е.
При тестировании по шкале B HR=130-е.
В формуле е – приращение остаточной глубины отпечатка выражается в заданной единице 0,002 мм, то есть при осевом смещении индентора на одну единицу (0,002 мм) это эквивалентно изменению твердости по Роквеллу на единицу. число. Чем больше значение е, тем ниже твердость металла, и наоборот.
Область применения трех вышеуказанных шкал следующая:
HRA (индентор с алмазным конусом) 20-88
HRC (индентор с алмазным конусом) 20-70
HRB (индентор со стальным шариком диаметром 1,588 мм) 20-100
Испытание на твердость по Роквеллу в настоящее время является широко используемым методом, среди которого HRC используется в стандартах для стальных труб, уступая только твердости по Бринеллю HB. Твердость по Роквеллу можно использовать для измерения металлических материалов от чрезвычайно мягких до чрезвычайно твердых. Это компенсирует недостатки метода Бринелля. Он проще, чем метод Бринелля, и значение твердости можно считать непосредственно со шкалы твердомера. Однако из-за небольшого отпечатка значение твердости не так точно, как по методу Бринелля.
C. Твердость по Виккерсу (HV)
Испытание на твердость по Виккерсу также является методом испытания на вдавливание. Он вдавливает квадратный пирамидальный алмазный индентор с внутренним углом 1360 между противоположными поверхностями в испытуемую поверхность с выбранной испытательной силой (F) и удаляет его по истечении указанного времени выдержки. Силой измерьте длину двух диагоналей углубления.
Значение твердости по Виккерсу представляет собой отношение испытательной силы к площади поверхности отпечатка. Формула его расчета такова:
В формуле: обозначение твердости по HV–Виккерсу, Н/мм2 (МПа);
F – испытательная сила, Н;
d – среднее арифметическое двух диагоналей отпечатка, мм.
Испытательная сила F, используемая при определении твердости по Виккерсу, составляет 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) кгс (Н) и другие шесть уровней. Значение твердости можно измерить. Диапазон составляет 5 ~ 1000HV.
Пример метода выражения: 640HV30/20 означает, что значение твердости по Виккерсу, измеренное с испытательной силой 30Hgf (294,2 Н) в течение 20S (секунд), составляет 640 Н/мм2 (МПа).
Метод твердости по Виккерсу можно использовать для определения твердости очень тонких металлических материалов и поверхностных слоев. Он обладает основными преимуществами методов Бринелля и Роквелла и преодолевает их основные недостатки, но не так прост, как метод Роквелла. Метод Виккерса редко используется при стандартизации стальных труб.
Время публикации: 03 апреля 2024 г.