سختی مواد فلزی سختی به توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تغییر شکل موضعی، به ویژه تغییر شکل پلاستیک، فرورفتگی یا خراش اشاره دارد. این یک شاخص برای اندازه گیری سختی یک ماده است. با توجه به روش های مختلف تست، سختی به سه نوع تقسیم می شود.
① سختی خراش. این ماده به طور عمده برای مقایسه سختی و نرمی مواد معدنی مختلف استفاده می شود. روش این است که میله ای را با یک انتهای سخت و انتهای دیگر نرم انتخاب کنید و مواد مورد آزمایش را در امتداد میله خراش دهید و سختی و نرمی مواد را که مطابق با موقعیت خراش آزمایش می شود ، تعیین کنید. از نظر کیفی ، خراش ساخته شده توسط یک جسم سخت طولانی است ، و خراش ساخته شده توسط یک جسم نرم کوتاه است.
② سختی تورفتگی. این عمدتا برای مواد فلزی استفاده می شود. روش به این صورت است که فرورفتگی مشخص شده را به ماده مورد آزمایش با یک بار مشخص فشار دهید و سختی و نرمی ماده مورد آزمایش را با اندازه تغییر شکل پلاستیک محلی روی سطح ماده مقایسه کنید. به دلیل تفاوت در فرورفتگی ها، بارها و مدت بار، انواع مختلفی از سختی فرورفتگی وجود دارد، به طور عمده سختی برینل، سختی راکول، سختی ویکرز و سختی میکرو.
③ سختی برگشت. این ماده به طور عمده برای مواد فلزی استفاده می شود. روش این است که یک چکش کوچک خاص از یک ارتفاع خاص سقوط کند تا نمونه ای از مواد مورد آزمایش را تحت تأثیر قرار دهد و سختی مواد با میزان انرژی کرنش ذخیره شده (و سپس آزاد شده) توسط نمونه در طول نمونه تعیین می شود. ضربه (اندازه گیری شده توسط ارتفاع ریباند چکش کوچک).
شایع ترین سختی برینل ، سختی راکول و سختی ویکرز مواد فلزی متعلق به سختی تورفتگی است. مقدار سختی نشان دهنده توانایی سطح مواد در مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک ناشی از جسم دیگر هنگام فشار دادن به سطح است. روش ریباند (ساحل ، LEEB) سختی را اندازه گیری می کند ، و مقدار سختی نشان دهنده اندازه عملکرد تغییر شکل الاستیک فلز است.
سختی برینل سختی برینل از یک گلوله فولادی سخت شده یا توپ کاربید با قطر D به عنوان فرورفتگی استفاده می کند و آن را با نیروی آزمایش مربوطه F به سطح نمونه فشار می دهد. پس از مدت زمان نگهداری مشخص شده، نیروی آزمایش حذف می شود تا به دست آید. یک فرورفتگی با قطر d. نیروی آزمایش بر مساحت سطح فرورفتگی تقسیم می شود و مقدار بدست آمده مقدار سختی برینل است و نماد آن HBS یا HBW است.
تفاوت بین HBS و HBW تفاوت در فرورفتگی است. HBS به این معنی است که فرورفتگی یک توپ فولادی سخت شده است که برای اندازه گیری مواد با مقدار سختی برینل زیر 450 مانند فولاد نرم، چدن خاکستری و فلزات غیر آهنی استفاده می شود. HBW به این معنی است که فرورفتگی یک کاربید است که برای اندازه گیری مواد با مقدار سختی برینل زیر 650 استفاده می شود.
برای یک بلوک آزمایشی، زمانی که سایر شرایط آزمایش دقیقاً یکسان هستند، دو نتیجه آزمایش متفاوت هستند و مقدار HBW اغلب بیشتر از مقدار HBS است و هیچ قانون کمی وجود ندارد که باید از آن پیروی کرد.
پس از سال 2003 ، کشور من به طور معادل استانداردهای بین المللی را اتخاذ کرده است ، توپ فولادی را لغو کرده و سرهای توپ کاربید را به تصویب رسانده است. بنابراین ، HBS دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد و از HBW برای نشان دادن نماد سختی برینل استفاده می شود. در بسیاری از موارد ، سختی برینل فقط توسط HB نشان داده شده است ، که به HBW اشاره دارد. با این حال ، HBS هنوز در مقالات ادبیات دیده می شود.
روش اندازه گیری سختی برینل برای چدن، آلیاژهای غیرآهنی، فولادهای مختلف آنیل شده و تمپر شده مناسب است. برای اندازهگیری نمونهها یا قطعات کاری که خیلی سخت، خیلی کوچک، خیلی نازک هستند و اجازه ایجاد فرورفتگیهای بزرگ روی سطح را نمیدهند، مناسب نیست. Rockwell Hardness از مخروط الماسی با زاویه راس مخروطی 120 درجه یا یک توپ فولادی سخت شده Ø1.588mm و Ø3.176mm به عنوان فرورفتگی و بار استفاده می کند. نمونه تحت تأثیر بار اولیه 10 کیلوگرم و بار کلی 60، 100 یا 150 کیلوگرم (یعنی بار اولیه به اضافه بار اصلی) به قطعه آزمایش فشار داده می شود. پس از اعمال بار کل، سختی با تفاوت بین عمق فرورفتگی زمانی که بار اصلی برداشته می شود اما بار اصلی حفظ می شود و عمق فرورفتگی تحت اثر بار اولیه بیان می شود. تست سختی راکول از سه نیروی تست و سه فرورفتگی استفاده می کند که در مجموع دارای 9 ترکیب مربوط به 9 مقیاس سختی راکول است. کاربرد این 9 ترازو تقریباً تمام مواد فلزی رایج را پوشش می دهد. مواردی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از HRA، HRB و HRC که در میان آنها HRC بیشترین استفاده را دارد. محدوده استفاده از مقیاس HRC 20 تا 70HRC است. هنگامی که مقدار سختی کمتر از 20HRC است، زیرا قسمت مخروطی شکل دندانه دار بیش از حد فشرده می شود، حساسیت کاهش می یابد و به جای آن باید از مقیاس HRB استفاده شود. هنگامی که سختی نمونه بیشتر از 67HRC باشد، فشار روی نوک فرورفتگی بسیار زیاد است، الماس به راحتی آسیب می بیند و عمر فرورفتگی بسیار کاهش می یابد، بنابراین به طور کلی باید از مقیاس HRA به جای آن استفاده شود.
تست سختی Rockwell ساده ، سریع است و یک تورفتگی کوچک دارد. این می تواند سطح محصولات نهایی و قطعه های سخت تر و نازک تر را آزمایش کند. با توجه به تورفتگی کوچک ، مقدار سختی برای مواد با ساختار ناهموار و سختی بسیار نوسان می کند ، و دقت آن به اندازه سختی برینل نیست. از سختی راکول برای اندازه گیری سختی فولاد ، فلزات غیر آهنی ، کاربید سیمانی و غیره استفاده می شود.
سختی ویکرز سختی ویکرز اصل اندازه گیری سختی ویکرز شبیه به سختی برینل است. از یک تتراث معمولی به طور منظم الماس با زاویه نسبی 136 درجه استفاده می شود تا به سطح مواد با یک نیروی تست مشخص F. وارد شود. نیروی آزمایش پس از حفظ آن برای یک زمان مشخص حذف می شود. مقدار سختی با فشار متوسط در هر واحد سطح از تورفتگی چهار ضلعی معمولی بیان می شود و نماد HV است. سختی ویکرز دامنه اندازه گیری گسترده ای دارد و می تواند مواد را با محدوده سختی از 10 000 000 ساعت ولت اندازه گیری کند. این یک تورفتگی کوچک دارد و به طور کلی برای اندازه گیری مواد نازک تر و لایه های سخت کننده سطح مانند کاربریزاسیون و نیتریدر استفاده می شود.
لیب هاردنس از جرم خاصی از بدنه ضربه ای مجهز به سر توپ کاربید تنگستن برای ضربه زدن به سطح قطعه آزمایش تحت یک نیروی معین و سپس برگشت استفاده می کند. به دلیل سختی متفاوت مواد، سرعت برگشت پس از ضربه نیز متفاوت است. مواد مغناطیسی دائمی روی دستگاه ضربه نصب می شود. هنگامی که بدنه ضربه ای بالا و پایین می رود، سیم پیچ محیطی آن سیگنال الکترومغناطیسی متناسب با سرعت را القا می کند که سپس از طریق یک مدار الکترونیکی به مقدار سختی لیب تبدیل می شود و نماد به عنوان HL مشخص می شود.
سختی سنج لیب نیازی به میز کار ندارد. سنسور سختی آن به اندازه یک قلم است و می توان مستقیماً با دست کار کرد. بدون توجه به اینکه یک قطعه کار بزرگ و سنگین باشد یا یک قطعه کار با ابعاد هندسی پیچیده، به راحتی قابل تشخیص است.
یکی دیگر از مزیت های سختی Leeb این است که باعث آسیب کمی به سطح محصول می شود و گاهی اوقات می تواند به عنوان یک آزمایش غیر مخرب مورد استفاده قرار گیرد. در آزمایش سختی از همه جهات ، فضاهای باریک و قطعات خاص بی نظیر است.
