metoder och skalor för att testa hårdheten hos metaller

guider

bildkredit: /Thaweesak Thipphamon

det finns flera olika testmetoder och skalor som används för att mäta den relativa hårdheten hos material som metaller. Nedan följer en sammanfattning av de vanligaste av dessa metoder.

Brinell hårdhetstest

Brinell-testet för bestämning av hårdheten hos metalliska material består i att applicera en känd belastning på ytan av materialet som ska testas genom en härdad stålkula med känd diameter. Diametern på det resulterande permanenta intrycket i metallen mäts och Brinell Hårdhetsnummer (BHN) beräknas sedan från följande formel där D = kuldiameter i millimeter, d = uppmätt diameter vid avtryckets kant i millimeter och P = applicerad belastning i kilogram.

om stålkulan inte deformerades under den applicerade belastningen och om intrycket verkligen var sfäriskt, skulle den föregående formeln vara en allmän, och vilken kombination som helst av applicerad belastning och bollstorlek kunde användas. Intrycket är emellertid inte riktigt en sfärisk yta eftersom det alltid måste finnas någon deformation av stålkulan och viss återhämtning av metallets form i intrycket; för ett standard Brinell-test måste därför storleken och egenskaperna hos bollen och storleken på den applicerade belastningen standardiseras. I standard Brinell-testet används en boll 10 millimeter i diameter och en belastning på 3000, 1500 eller 500 kg. Det är önskvärt, men inte obligatoriskt, att testbelastningen är av sådan storlek att avtryckets diameter ligger i intervallet 2,50 till 4,75 millimeter. Följande testbelastningar och ungefärliga Brinell-nummer för detta intervall av intrycksdiametrar är: 3000 kg, 160 till 600 BHN; 1500 kg, 80 till 300 BHN; 500 kg, 26 till 100 BHN. Vid ett Brinell-test bör belastningen appliceras stadigt och utan ryck i minst 15 sekunder för järn och stål och minst 30 sekunder vid testning av andra metaller. En minimiperiod på 2 minuter har till exempel rekommenderats för magnesium-och magnesiumlegeringar. (För de mjukare metallerna används ibland laster på 250, 125 eller 100 kg.)

enligt American Society for Testing and Materials Standard E10-66 kan en stålkula användas på material som har en BHN inte över 450, en Hultgren-boll på material inte över 500 eller en hårdmetallboll på material inte över 630. Brinell hårdhetstest rekommenderas inte för material som har en BHN över 630.

Rockwell hårdhetstest

Rockwell hårdhetsprovare är i huvudsak en maskin som mäter hårdhet genom att bestämma penetrationsdjupet för en penetrator i provet under vissa fasta testförhållanden. Penetratorn kan vara antingen en stålkula eller en diamant sfärokonisk penetrator. Hårdhetsnumret är relaterat till djupet av indragningen, och antalet är högre ju hårdare materialet. En mindre belastning på 10 kg appliceras först, vilket orsakar en initial penetration; ratten är inställd på noll på svartfigurskalan och huvudbelastningen appliceras. Denna stora belastning är vanligtvis 60 eller 100 kg när en stålkula används som penetrator, men andra belastningar kan användas vid behov. Kulpenetratorn är 1 tum i diameter normalt, men andra penetratorer med större diameter, såsom 18 tum, kan användas för mjuka metaller. När en diamant sfärokonisk penetrator används är belastningen vanligtvis 150 kg. Erfarenhet bestämmer den bästa kombinationen av last och penetrator för användning. Efter att huvudbelastningen applicerats och tagits bort, enligt standardproceduren, tas avläsningen medan den mindre belastningen fortfarande appliceras.

Rockwells Hårdhetsskalor

de olika Rockwellskalorna och deras tillämpningar visas i följande tabell. Typen av penetrator och belastning som används med var och en visas i tabellerna 5 och 6, vilket ger jämförande hårdhetsvärden för olika hårdhetsskalor.

där ett grunt intryck eller ett litet område önskas för material mjukare än härdat stål.

Shore ‘ s Scleroscope

scleroscope är ett instrument som mäter arbetets hårdhet när det gäller elasticitet. En diamanttippad hammare får falla från en känd höjd på metallen som ska testas. När denna hammare träffar metallen, studsar den, och ju hårdare metallen desto större är rebounden. Den extrema höjden på rebounden registreras, och ett genomsnitt av ett antal avläsningar som tas på ett enda stycke ger en bra indikation på arbetets hårdhet. Arbetets ytjämnhet påverkar instrumentets läsning. Avläsningarna påverkas också av konturen och massan av arbetet och fallets djup, och i karburerat arbete, den mjuka kärnan av ljusdjupkarburering, packhärdning eller cyanidhärdning, absorberar hammarens kraft och minskar rebound. Hammaren väger cirka 40 korn, höjden på rebound av härdat stål ligger i närheten av 100 på skalan, eller cirka 614 tum (158,8 mm), och det totala fallet är cirka 10 tum eller 255 millimeter.

Vickers hårdhetstest

Vickers-testet liknar i princip Brinell-testet. Standard Vickers penetrator är en kvadratbaserad diamantpyramid med en inkluderad punktvinkel på 136 grader. Det numeriska värdet av hårdhetsnumret är lika med den applicerade belastningen i kilo dividerat med området för det pyramidala intrycket. En jämn, fast stödd, plan yta krävs. Lasten, som vanligtvis appliceras i 30 sekunder, kan vara 5, 10, 20, 30, 50, eller 120 kg. Belastningen på 50 kilo är den vanligaste. Hårdhetsnumret är baserat på den diagonala längden på kvadratintrycket. Vickers-testet anses vara mycket exakt och kan appliceras på tunna ark såväl som på större sektioner med korrekt belastningsreglering.

Knoop Hårdhetsnummer

Knoop hårdhetsprovet är tillämpligt på extremt tunn metall, pläterade ytor, exceptionellt hårda och spröda material, mycket grunda karburiserade eller nitrerade ytor, eller när den applicerade belastningen måste hållas under 3600 gram. Knoop-indentoren är en diamantjord till en långsträckt pyramidform och den producerar en indragning med långa och korta diagonaler med ett förhållande av ungefär 7 till 1. Indentorns längsgående vinkel är 172 grader, 30 minuter och tvärvinkeln 130 grader. Tukon-testaren där Knoop-indentor används är helautomatisk under elektronisk styrning. Knoop-hårdhetsantalet är lika med belastningen i kilo dividerat med det projicerade indragningsområdet i kvadratmillimeter. Indragningsnumret som motsvarar den långa diagonalen och för en given belastning kan bestämmas från en tabell beräknad för en teoretiskt perfekt indentor. Lasten, som kan varieras från 25 till 3600 gram, appliceras under en bestämd period och alltid normal för den testade ytan. Överlappade plana ytor som är fria från repor krävs.

Monotron Hårdhetsindikator

med detta instrument tvingas en diamantkula impressorpunkt 34 mm i diameter in i materialet till ett djup av 95000 tum; trycket som krävs för att producera detta konstanta intryck indikerar hårdheten. En av två rattar visar trycket i kilo och pund, och den andra visar intryckets djup i millimeter och tum. Avläsningar i Brinell-nummer kan erhållas med hjälp av en skala betecknad som M-1.

Keep ‘ s Test

med denna apparat gör en standard stålborr ett bestämt antal varv medan den pressas med standardkraft mot provet som ska testas. Hårdheten registreras automatiskt på ett diagram där ett dött mjukt material ger en horisontell linje, och ett material så hårt som borren själv ger en vertikal linje, mellanliggande hårdhet representeras av motsvarande vinkel mellan 0 och 90 grader.

sammanfattning

denna artikel sammanfattade de vanliga metoderna och skalorna för att testa hårdheten hos metaller, inklusive Brinell, Rockwell och Vickers hårdhetstester. Läs mer om materialets egenskaper från Maskinhandboken, 30: e upplagan, som publiceras och finns tillgänglig från Industrial Press på Amazon.

för att hitta leveranskällor för hårdhetsprovningsinstrument, besök Thomas Supplier Discovery Platform där du kan hitta potentiella leveranskällor för över 70 000 olika produkt-och tjänstekategorier.

andra metaller artiklar

• Top volfram och volframkarbid tillverkare och leverantörer i USA
• Zirconia härdat aluminiumoxid
• typer av brons
• om tråd former – en kort Guide
• om tråd varor – en kort Guide
• om rostfritt stål – en kort guide
• Titan: densitet, andra egenskaper och användningsområden
• typer av aluminium-och nickellegeringar
• standard Plåtstorlekar
• toppleverantörer av metaller