Tři běžné metody zkoušení tvrdosti

Testování tvrdosti je klíčovou metodou hodnocení mechanických vlastností v materiálové vědě, která pomáhá určit odolnost materiálu vůči vtlačení, poškrábání nebo opotřebení. Níže jsou uvedeny tři široce používané metody zkoušení tvrdosti, každá se svými principy, aplikacemi a charakteristikami.

 

1. Rockwellova zkouška tvrdosti

Rockwellův test tvrdosti měří tvrdost materiálu stanovením hloubky vtisku způsobeného konkrétním vtlačovacím tělesem při specifickém zatížení. Používá dvě zatížení: předběžné malé zatížení pro zajištění konzistentního kontaktu a velké zatížení pro vytvoření prohlubně. Hodnota tvrdosti podle Rockwella je odvozena z rozdílu v hloubce vtisku před a po aplikaci hlavního zatížení.

 

1. Indentery a váhy:

 

Rockwell C (HRC): Používá diamantový kuželový indentor a je vhodný pro tvrdé materiály, jako je kalená ocel, slinutý karbid a nástrojová ocel.

 

Rockwell B (HRB): Využívá vtlačovací zařízení s ocelovými kuličkami o průměru 1/16 palce, ideální pro měkčí materiály, jako je žíhaná ocel, slitiny mědi a slitiny hliníku.

 

Rockwell A (HRA): Používá také diamantový kuželový vtlačovač, ale s nižší zátěží, používaný pro velmi tvrdé materiály, jako jsou tenké ocelové plechy a mělké - kalené vrstvy.

 

1. Aplikace: Je široce používán při výrobě kovů, slitin a tepelně - zpracovaných součástí. Například v automobilovém průmyslu se používá k testování tvrdosti součástí motoru a součástí převodovky, aby byla zajištěna jejich odolnost.

 

2. Testování tvrdosti podle Brinella

Testování tvrdosti podle Brinella zahrnuje vtlačování kuličkového vtlačovacího tělesa z tvrdé oceli nebo karbidu do povrchu materiálu pod specifikovaným zatížením po určitou dobu a poté měření průměru vtisku. Číslo tvrdosti podle Brinella (HB) se vypočítá na základě zatížení a plochy povrchu vtisku.

 

• Princip: Tvrdost podle Brinella (HB) se vypočítá vydělením dvojnásobku aplikovaného zatížení (F) [π vynásobeného průměrem indentoru (D) a poté vynásobením (D mínus druhá odmocnina z (D na druhou mínus průměr vtisku (d) na druhou))].

 

• Vlastnosti: Poskytuje poměrně velké prolisy, díky nimž je výsledek testu méně ovlivněn místními nehomogenitami materiálu, takže je vhodný pro testování materiálů s hrubými zrny nebo nerovnými strukturami, jako je litina a odlitky z jiných než - železných kovů.

 

• Aplikace: Běžně se používá při testování velkých obrobků, výkovků a odlitků. Ve stavebnictví jej lze použít pro testování tvrdosti ocelových tyčí a konstrukční oceli pro zajištění kvality stavebních konstrukcí.

 

3. Vickersova zkouška tvrdosti

Testování tvrdosti podle Vickerse používá diamantový čtvercový pyramidový vtlačovač k vtlačení do povrchu materiálu při specifickém zatížení. Číslo tvrdosti podle Vickerse (HV) se získá vydělením působícího zatížení plochou povrchu vtisku.

 

• Princip: Vickersův vzorec tvrdosti je HV=0.1891F/d²​, kde F je zatížení a d je průměrná délka úhlopříčky prohlubně.

 

• Výhody: Může být aplikován na širokou škálu zátěží, od velmi malých zátěží pro testování tenkých filmů nebo malých součástí až po velké zátěže pro testování sypkých materiálů. Výsledky zkoušek jsou také vysoce přesné a lze je snadno převést na jiné stupnice tvrdosti.

 

• Aplikace: Široce se používá při testování přesných dílů, jako jsou díly v leteckém průmyslu (součásti motorů, lopatky turbín), elektronické součástky a lékařská zařízení, kde je vyžadována vysoká přesnost.

 

Závěr

Každá z těchto tří metod testování tvrdosti má své výhody a použitelné scénáře. Rockwell testování je rychlé a vhodné pro rutinní kontrolu kvality; Brinellův test je vhodný pro hrubozrnné materiály; a Vickers testování nabízí vysokou přesnost a všestrannost. Výběr správné metody závisí na typu materiálu, velikosti součásti, požadované přesnosti a konkrétních požadavcích aplikace.