Capacitatea unui material metalic de a rezista la adânciturile suprafeței de către obiecte dure se numește duritate. Conform diferitelor metode de testare și domeniului de aplicare, duritatea poate fi împărțită în duritate Brinell, duritate Rockwell, duritate Vickers, duritate Shore, microduritate și duritate la temperatură înaltă. Există trei durități utilizate în mod obișnuit pentru țevi: duritatea Brinell, Rockwell și Vickers.
A. Duritatea Brinell (HB)
Folosiți o bilă de oțel sau o bilă de carbură de un anumit diametru pentru a apăsa în suprafața probei cu forța de testare specificată (F). După timpul de menținere specificat, renunțați la forța de testare și măsurați diametrul de indentare (L) pe suprafața probei. Valoarea durității Brinell este cotientul obținut prin împărțirea forței de testare la aria suprafeței sferei indentate. Exprimată în HBS (bilă de oțel), unitatea este N/mm2 (MPa).
Formula de calcul este:
În formulă: F – forța de testare apăsată pe suprafața eșantionului metalic, N;
D – Diametrul bilei de oțel pentru testare, mm;
d – diametrul mediu al adânciturii, mm.
Măsurarea durității Brinell este mai precisă și mai fiabilă, dar, în general, HBS este potrivită doar pentru materiale metalice sub 450N/mm2 (MPa) și nu este potrivită pentru oțel mai dur sau plăci mai subțiri. Printre standardele pentru țevi de oțel, duritatea Brinell este cea mai utilizată. Diametrul de indentare d este adesea folosit pentru a exprima duritatea materialului, ceea ce este atât intuitiv, cât și convenabil.
Exemplu: 120HBS10/1000130: Aceasta înseamnă că valoarea durității Brinell măsurată utilizând o bilă de oțel cu diametrul de 10 mm sub o forță de testare de 1000 kgf (9,807 kN) timp de 30 de secunde este de 120 N/mm2 (MPa).
B. Duritatea Rockwell (HR)
Testul de duritate Rockwell, la fel ca testul de duritate Brinell, este o metodă de testare a indentării. Diferența constă în faptul că măsoară adâncimea indentării. Adică, sub acțiunea secvențială a forței de testare inițiale (Fo) și a forței de testare totale (F), indentatorul (conul sau bila de oțel a oțelăriei) este presat în suprafața probei. După timpul de menținere specificat, forța principală este îndepărtată. În timpul forței de testare, se utilizează incrementul măsurat al adâncimii de indentare reziduală (e) pentru a calcula valoarea durității. Valoarea sa este un număr anonim, reprezentat de simbolul HR, iar scalele utilizate includ 9 scale, inclusiv A, B, C, D, E, F, G, H și K. Printre acestea, scalele utilizate în mod obișnuit pentru testarea durității oțelului sunt în general A, B și C, și anume HRA, HRB și HRC.
Valoarea durității se calculează folosind următoarea formulă:
Când se testează cu scalele A și C, HR=100-e
Când se testează cu scala B, HR=130-e
În formulă, e – incrementul rezidual al adâncimii de indentare este exprimat în unitatea specificată de 0,002 mm, adică atunci când deplasarea axială a indentatorului este de o unitate (0,002 mm), aceasta este echivalentă cu o modificare a durității Rockwell cu un număr. Cu cât valoarea lui e este mai mare, cu atât duritatea metalului este mai mică și invers.
Domeniul de aplicare al celor trei scale de mai sus este următorul:
HRA (indentator cu con diamantat) 20-88
HRC (indentator cu con diamantat) 20-70
HRB (indentator cu bilă de oțel cu diametrul de 1,588 mm) 20-100
Testul de duritate Rockwell este o metodă utilizată pe scară largă în prezent, printre care HRC este utilizat în standardele pentru țevi de oțel, fiind al doilea după duritatea Brinell (HB). Duritatea Rockwell poate fi utilizată pentru măsurarea materialelor metalice de la extrem de moi la extrem de dure. Aceasta compensează deficiențele metodei Brinell. Este mai simplă decât metoda Brinell, iar valoarea durității poate fi citită direct de pe cadranul aparatului de măsurare a durității. Cu toate acestea, din cauza adânciturii mici, valoarea durității nu este la fel de precisă ca metoda Brinell.
C. Duritate Vickers (HV)
Testul de duritate Vickers este, de asemenea, o metodă de testare prin indentare. Constă în presarea unui indentator diamantat piramidal pătrat cu un unghi de 1360 între suprafețele opuse în suprafața de testare la o forță de testare selectată (F) și îndepărtarea acestuia după timpul de menținere specificat. Forța, se măsoară lungimea celor două diagonale ale indentării.
Valoarea durității Vickers este cotientul forței de testare împărțit la aria suprafeței de indentare. Formula sa de calcul este:
În formulă: simbolul durității HV–Vickers, N/mm2 (MPa);
Forța de testare F, N;
d – media aritmetică a celor două diagonale ale indentării, în mm.
Forța de testare F utilizată pentru duritatea Vickers este 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) și alte șase niveluri. Valoarea durității poate fi măsurată în intervalul 5~1000HV.
Exemplu de metodă de exprimare: 640HV30/20 înseamnă că valoarea durității Vickers măsurată cu o forță de testare de 30Hgf (294,2N) timp de 20S (secunde) este de 640N/mm2 (MPa).
Metoda de duritate Vickers poate fi utilizată pentru a determina duritatea materialelor metalice foarte subțiri și a straturilor de suprafață. Aceasta are principalele avantaje ale metodelor Brinell și Rockwell și depășește neajunsurile lor de bază, dar nu este la fel de simplă ca metoda Rockwell. Metoda Vickers este rar utilizată în standardele pentru țevi de oțel.
Data publicării: 03 aprilie 2024