Metallimateriaalin kykyä vastustaa kovien esineiden aiheuttamaa pinnan painaumaa kutsutaan kovuudeksi. Erilaisten testimenetelmien ja käyttöalueen mukaan kovuus voidaan jakaa Brinell-kovuudeksi, Rockwell-kovuudeksi, Vickers-kovuudeksi, Shore-kovuudeksi, mikrokovuudeksi ja korkean lämpötilan kovuuteen. Putkille on kolme yleisesti käytettyä kovuutta: Brinell, Rockwell ja Vickers.
A. Brinell-kovuus (HB)
Käytä tietyn halkaisijan omaavaa teräskuulaa tai kovametallikuulaa painaaksesi näytteen pintaan määritetyllä testivoimalla (F). Määritellyn pitoajan jälkeen poista testivoima ja mittaa syvennyshalkaisija (L) näytteen pinnalta. Brinell-kovuusarvo on osamäärä, joka saadaan jakamalla testivoima sisennetyn pallon pinta-alalla. Ilmaistuna HBS:nä (teräspallona) yksikkö on N/mm2 (MPa).
Laskentakaava on:
Kaavassa: F – metallinäytteen pintaan puristettu testivoima, N;
D – Teräspallon halkaisija testiä varten, mm;
d – sisennyksen keskihalkaisija, mm.
Brinell-kovuuden mittaus on tarkempi ja luotettavampi, mutta yleensä HBS soveltuu vain alle 450N/mm2 (MPa) metallimateriaaleille, eikä se sovellu kovemmille teräksille tai ohuemmille levyille. Teräsputkistandardeista Brinell-kovuus on laajimmin käytetty. Sisennyshalkaisijaa d käytetään usein ilmaisemaan materiaalin kovuutta, mikä on sekä intuitiivinen että kätevä.
Esimerkki: 120HBS10/1000130: Se tarkoittaa, että Brinell-kovuusarvo mitattuna käyttämällä halkaisijaltaan 10 mm:n teräskuulaa 1000 kgf:n (9.807KN) testivoimalla 30 sekunnin ajan on 120N/mm2 (MPa).
B. Rockwell-kovuus (HR)
Rockwell-kovuustesti, kuten Brinell-kovuustesti, on painaumatestimenetelmä. Erona on, että se mittaa sisennyksen syvyyttä. Toisin sanoen alkutestivoiman (Fo) ja kokonaistestivoiman (F) peräkkäisen vaikutuksen alaisena sisennys (terästehtaan kartio tai teräskuula) painetaan näytteen pintaan. Määritellyn pitoajan jälkeen päävoima poistetaan. Testaa voima, käytä mitattua jäännössyvennyssyvyyttä (e) kovuusarvon laskemiseen. Sen arvo on anonyymi numero, jota edustaa symboli HR, ja käytettyjen asteikkojen joukossa on 9 asteikkoa, mukaan lukien A, B, C, D, E, F, G, H ja K. Niiden joukossa yleisesti käytetyt asteikot teräkselle. kovuustestit ovat yleensä A, B ja C, nimittäin HRA, HRB ja HRC.
Kovuusarvo lasketaan seuraavalla kaavalla:
A- ja C-asteikolla testattaessa HR=100-e
B-asteikolla testattaessa HR=130-e
Kaavassa e – jäännös sisennyssyvyyden lisäys ilmaistaan määritellyllä yksiköllä 0,002 mm, eli kun sisennyksen aksiaalinen siirtymä on yksi yksikkö (0,002 mm), se vastaa Rockwellin kovuuden muutosta yhdellä määrä. Mitä suurempi e-arvo, sitä pienempi metallin kovuus ja päinvastoin.
Edellä olevien kolmen asteikon soveltamisala on seuraava:
HRA (timanttikartion sisennys) 20-88
HRC (timanttikartion sisennys) 20-70
HRB (halkaisija 1,588 mm teräspallon sisennys) 20-100
Rockwell-kovuustesti on tällä hetkellä laajalti käytetty menetelmä, jonka joukossa HRC:tä käytetään teräsputkistandardeissa Brinell-kovuuden HB jälkeen. Rockwell-kovuuden avulla voidaan mitata metallimateriaaleja erittäin pehmeistä erittäin koviin. Se korvaa Brinell-menetelmän puutteet. Se on yksinkertaisempi kuin Brinell-menetelmä ja kovuusarvo voidaan lukea suoraan kovuuskoneen valitsimesta. Pienen sisennytyksensä vuoksi kovuusarvo ei kuitenkaan ole yhtä tarkka kuin Brinell-menetelmällä.
C. Vickers-kovuus (HV)
Vickers-kovuustesti on myös painaumatestimenetelmä. Se painaa neliömäisen pyramidin muotoisen vinoneliön, jonka vastakkaisten pintojen välinen kulma on 1360, testipintaan valitulla testivoimalla (F) ja poistaa sen määritetyn pitoajan jälkeen. Force, mittaa sisennyksen kahden diagonaalin pituus.
Vickersin kovuusarvo on testivoiman osamäärä jaettuna sisennyksen pinta-alalla. Sen laskentakaava on:
Kaavassa: HV–Vickers-kovuussymboli, N/mm2 (MPa);
F-testivoima, N;
d – sisennyksen kahden diagonaalin aritmeettinen keskiarvo, mm.
Vickersin kovuudessa käytetty testivoima F on 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) ja kuusi muuta tasoa. Kovuusarvo voidaan mitata. Alue on 5-1000HV.
Esimerkki ilmaisumenetelmästä: 640HV30/20 tarkoittaa, että Vickersin kovuusarvo mitattuna 30 Hgf:n (294,2N) testivoimalla 20 S (sekuntia) on 640 N/mm2 (MPa).
Vickersin kovuusmenetelmällä voidaan määrittää erittäin ohuiden metallimateriaalien ja pintakerrosten kovuus. Siinä on Brinell- ja Rockwell-menetelmien tärkeimmät edut ja se voittaa niiden peruspuutteet, mutta se ei ole yhtä yksinkertainen kuin Rockwell-menetelmä. Vickers-menetelmää käytetään harvoin teräsputkistandardeissa.
Postitusaika: 03.04.2024