metody i wagi do badania twardości metali

Poradniki

Image credit: /Thaweesak Thipphamon

istnieje kilka różnych metod testowania i skal, które są używane do pomiaru względnej twardości materiałów, takich jak metale. Poniżej znajduje się podsumowanie bardziej powszechne z tych metodologii.

test twardości Brinella

Test Brinella do określania twardości materiałów metalowych polega na przyłożeniu znanego obciążenia do powierzchni badanego materiału przez hartowaną stalową kulkę o znanej średnicy. Mierzy się średnicę uzyskanego trwałego wycisku w metalu, a następnie oblicza się liczbę twardości Brinella (BHN) na podstawie następującego wzoru, w którym D = średnica kulki w milimetrach, d = zmierzona średnica na krawędzi wycisku w milimetrach i P = przyłożone obciążenie w kilogramach.

gdyby stalowa kula nie była zdeformowana pod przyłożonym obciążeniem i gdyby wrażenie było prawdziwie kuliste, to poprzedni wzór byłby ogólny i można by użyć dowolnej kombinacji przyłożonego obciążenia i wielkości kuli. Wrażenie nie jest jednak kulistą powierzchnią, ponieważ zawsze musi istnieć pewne odkształcenie stalowej kuli i pewne odzyskanie formy metalu w wrażeniu; dlatego w przypadku standardowego testu Brinella rozmiar i charakterystyka kulki oraz wielkość przyłożonego obciążenia muszą być znormalizowane. W standardowym teście Brinella używana jest piłka o średnicy 10 milimetrów i obciążeniu 3000, 1500 lub 500 kilogramów. Pożądane jest, choć nie obowiązkowe, aby obciążenie testowe miało taką wielkość, że średnica wycisku mieści się w zakresie od 2,50 do 4,75 milimetra. Następujące obciążenia badawcze i przybliżone liczby Brinella dla tego zakresu średnic wycisku wynoszą: 3000 kg, 160 do 600 BHN; 1500 kg, 80 do 300 BHN; 500 kg, 26 do 100 BHN. Podczas wykonywania testu Brinella obciążenie powinno być przykładane równomiernie i bez szarpnięcia przez co najmniej 15 sekund w przypadku żelaza i stali, a co najmniej 30 sekund w przypadku testowania innych metali. Na przykład zalecany jest minimalny okres 2 minut dla magnezu i stopów magnezu. (W przypadku bardziej miękkich metali czasami stosuje się obciążenia 250, 125 lub 100 kg.)

zgodnie z normą American Society for Testing and Materials E10-66, stalowa kulka może być stosowana na materiale o BHN nie przekraczającym 450, kulka Hultgrena na materiale nie przekraczającym 500 lub kulka z węglika na materiale nie przekraczającym 630. Test twardości Brinella nie jest zalecany dla materiałów o BHN powyżej 630.

test twardości Rockwella

tester twardości Rockwella jest zasadniczo maszyną, która mierzy twardość, określając głębokość penetracji penetratora do próbki w pewnych stałych warunkach testowych. Penetrator może być stalową kulką lub diamentowym penetratorem sferokonicznym. Liczba twardości jest związana z głębokością wcięcia, a liczba jest wyższa, im twardszy materiał. Najpierw stosuje się niewielkie obciążenie 10 kg, co powoduje początkową penetrację; tarcza jest ustawiona na zero w skali czarnej cyfry, a główne obciążenie jest stosowane. To główne obciążenie zwykle wynosi 60 lub 100 kg, gdy stalowa kula jest używana jako penetrator, ale w razie potrzeby można użyć innych obciążeń. Penetrator kulowy ma zwykle średnicę 1 cala, ale inne penetratory o większej średnicy, takie jak 18 cali, mogą być stosowane do miękkich metali. W przypadku zastosowania diamentowego penetratora sferokonicznego obciążenie wynosi zwykle 150 kg. Doświadczenie decyduje o najlepszej kombinacji obciążenia i penetratora do użycia. Po przyłożeniu i usunięciu głównego obciążenia, zgodnie ze standardową procedurą, odczyt jest pobierany, gdy mniejsze obciążenie jest nadal stosowane.

Skale twardości Rockwella

różne skale Rockwella i ich zastosowania przedstawiono w poniższej tabeli. Typ penetratora i obciążenie stosowane w każdym z nich przedstawiono w tabelach 5 i 6, które podają porównawcze wartości twardości dla różnych skal twardości.

gdzie płytkie wrażenie lub mały obszar jest pożądany dla materiałów bardziej miękkich niż hartowanej stali.

Skleroskop Shore ‘ A

skleroskop jest przyrządem, który mierzy twardość pracy pod względem sprężystości. Młotek z końcówką diamentową może spaść ze znanej wysokości na badany metal. Gdy ten młot uderza w metal, odbija się, a im twardszy metal, tym większe odbicie. Ekstremalna wysokość odbicia jest rejestrowana, a średnia liczba odczytów wykonanych na jednym kawałku daje dobre wskazanie twardości pracy. Gładkość powierzchni pracy wpływa na odczyt instrumentu. Odczyty mają również wpływ na kontur i masę pracy oraz głębokość obudowy, a w pracy nawęglanej miękki rdzeń nawęglania o lekkiej głębokości, hartowania pakietowego lub hartowania cyjankowego, pochłaniając siłę upadku młota i zmniejszając odbicie. Młot waży około 40 ziaren, wysokość odbicia hartowanej stali znajduje się w sąsiedztwie 100 w skali, czyli Około 614 cali (158,8 mm), a całkowity upadek wynosi około 10 cali lub 255 milimetrów.

test twardości Vickersa

test Vickersa jest zasadniczo podobny do testu Brinella. Standardowy penetrator Vickers to kwadratowa diamentowa piramida o uwzględnionym kącie punktowym 136 stopni. Wartość liczbowa liczby twardości jest równa przyłożonemu obciążeniu w kilogramach podzielonemu przez powierzchnię wycisku piramidalnego. Wymagana jest gładka, mocno podparta, płaska powierzchnia. Obciążenie, które jest zwykle stosowane przez 30 sekund, może być 5, 10, 20, 30, 50, lub 120 kg. 50-kilogramowe obciążenie jest najbardziej typowe. Liczba twardości jest oparta na długości przekątnej wycisku kwadratowego. Test Vickersa jest uważany za bardzo dokładny i może być stosowany do cienkich blach, jak również do większych sekcji z odpowiednią regulacją obciążenia.

numery twardości Knoopa

test twardości Knoopa ma zastosowanie do bardzo cienkich metali, powierzchni platerowanych, wyjątkowo twardych i kruchych materiałów, bardzo płytkich nawęglonych lub azotowanych powierzchni lub gdy przyłożone obciążenie musi być utrzymane poniżej 3600 gramów. Wcięcie Knoopa jest diamentem szlifowanym do wydłużonej formy Piramidalnej i tworzy wcięcie o długich i krótkich przekątnych w stosunku około 7 do 1. Kąt wzdłużny wcięcia wynosi 172 stopnie, 30 minut, a kąt poprzeczny 130 stopni. Tester tukon, w którym zastosowano wgłębienie Knoopa, jest w pełni automatyczny pod kontrolą elektroniczną. Liczba twardości Knoopa równa się obciążeniu w kilogramach podzielonemu przez przewidywany obszar wcięcia w milimetrach kwadratowych. Liczbę wcięcia odpowiadającą długiej przekątnej i dla danego obciążenia można wyznaczyć z tabeli obliczonej dla teoretycznie doskonałego wcięcia. Obciążenie, które może się zmieniać od 25 do 3600 gramów, jest nakładane przez określony czas i zawsze normalnie na badaną powierzchnię. Wymagane są docierane powierzchnie płaskie wolne od zarysowań.

wskaźnik twardości Monotronu

za pomocą tego instrumentu, punkt odcisku z kulką diamentową o średnicy 34 mm jest wtłaczany do materiału na głębokość 95000 cali; ciśnienie wymagane do wytworzenia tego stałego wrażenia wskazuje twardość. Jedna z dwóch pokręteł pokazuje ciśnienie w kilogramach i funtach, a druga pokazuje głębokość wycisku w milimetrach i calach. Odczyty w liczbach Brinella można uzyskać za pomocą skali oznaczonej jako M-1.

Test Keep

dzięki temu urządzeniu standardowa Wiertarka stalowa wykonuje określoną liczbę obrotów, podczas gdy jest dociskana standardową siłą do badanej próbki. Twardość jest automatycznie zapisywana na diagramie, na którym martwy miękki materiał daje poziomą linię, a materiał tak twardy jak wiertło daje pionową linię, twardość pośrednia jest reprezentowana przez odpowiedni kąt od 0 do 90 stopni.

podsumowanie

w tym artykule podsumowano wspólne metody i skale do badania twardości metali, w tym testy twardości Brinella, Rockwella i Vickersa. Dowiedz się więcej o właściwościach materiałów z the Machinery ‘ s Handbook, 30th Edition, który jest publikowany i dostępny w prasie przemysłowej na Amazon.

aby znaleźć źródła zaopatrzenia w przyrządy do badania twardości, odwiedź platformę Thomas Supplier Discovery, na której można znaleźć potencjalne źródła zaopatrzenia dla ponad 70 000 różnych kategorii produktów i usług.

Inne artykuły metalowe

• Top wolframu i węglika wolframu producentów i dostawców w USA
• Tlenek glinu hartowanego z tlenku cyrkonu
• rodzaje brązu
• o formach drutu – krótki przewodnik
• o wyrobach z drutu – krótki przewodnik
• o stali nierdzewnej – krótki przewodnik
• Tytan: gęstość, inne cechy i zastosowania
• rodzaje stopów aluminium i niklu
• standardowe rozmiary blach
• najlepsi dostawcy metali