Het vermogen van een metaal om weerstand te bieden aan de indrukking van het oppervlak door harde voorwerpen, wordt hardheid genoemd. Afhankelijk van verschillende testmethoden en toepassingsgebieden kan hardheid worden onderverdeeld in Brinellhardheid, Rockwellhardheid, Vickershardheid, Shorehardheid, microhardheid en hogetemperatuurhardheid. Er zijn drie veelgebruikte hardheden voor buizen: Brinellhardheid, Rockwellhardheid en Vickershardheid.
A. Brinell-hardheid (HB)
Gebruik een stalen of hardmetalen kogel met een bepaalde diameter om met de aangegeven testkracht (F) in het monsteroppervlak te drukken. Verwijder na de aangegeven houdtijd de testkracht en meet de diameter van de inkeping (L) op het monsteroppervlak. De Brinell-hardheidswaarde is het quotiënt dat wordt verkregen door de testkracht te delen door het oppervlak van de ingedeukte bol. Uitgedrukt in HBS (stalen kogel), is de eenheid N/mm² (MPa).
De rekenformule is:
In de formule: F – de testkracht die op het oppervlak van het metaalmonster wordt gedrukt, N;
D–Diameter van de stalen kogel voor de test, mm;
d – gemiddelde diameter van de inkeping, mm.
De Brinell-hardheidsmeting is nauwkeuriger en betrouwbaarder, maar HBS is over het algemeen alleen geschikt voor metalen materialen met een dichtheid lager dan 450 N/mm² (MPa) en niet voor harder staal of dunnere platen. Van alle stalen buisnormen is Brinell-hardheid de meest gebruikte. De indrukkingsdiameter d wordt vaak gebruikt om de hardheid van het materiaal uit te drukken, wat zowel intuïtief als handig is.
Voorbeeld: 120HBS10/1000130: Dit betekent dat de Brinell-hardheidswaarde, gemeten met een stalen bal met een diameter van 10 mm en een testkracht van 1000 kgf (9,807 kn) gedurende 30 seconden, 120 N/mm2 (MPa) bedraagt.
B. Rockwell-hardheid (HR)
De Rockwell-hardheidstest is, net als de Brinell-hardheidstest, een indrukkingstestmethode. Het verschil is dat deze de diepte van de indrukking meet. Dat wil zeggen, onder de opeenvolgende werking van de initiële testkracht (Fo) en de totale testkracht (F), wordt de indrukking (kegel of stalen kogel van de staalfabriek) in het oppervlak van het monster gedrukt. Na de gespecificeerde houdtijd wordt de hoofdkracht verwijderd. Gebruik de gemeten resterende indrukkingsdiepte (e) om de hardheidswaarde te berekenen. Deze waarde is een anoniem getal, weergegeven door het symbool HR, en de gebruikte schalen omvatten 9 schalen, waaronder A, B, C, D, E, F, G, H en K. De schalen die doorgaans worden gebruikt voor het testen van de hardheid van staal zijn over het algemeen A, B en C, namelijk HRA, HRB en HRC.
De hardheidswaarde wordt berekend met behulp van de volgende formule:
Bij testen met A- en C-schalen is HR=100-e
Bij testen met B-schaal, HR=130-e
In de formule wordt e – de resterende indrukkingsdiepte – uitgedrukt in de opgegeven eenheid van 0,002 mm. Dit betekent dat wanneer de axiale verplaatsing van de indringer één eenheid (0,002 mm) bedraagt, dit gelijkstaat aan een verandering in Rockwell-hardheid met één getal. Hoe hoger de e-waarde, hoe lager de hardheid van het metaal, en vice versa.
De toepasselijke reikwijdte van de bovenstaande drie schalen is als volgt:
HRA (diamant kegel indringer) 20-88
HRC (diamant kegel indringer) 20-70
HRB (diameter 1,588 mm stalen kogelindringer) 20-100
De Rockwell-hardheidstest is momenteel een veelgebruikte methode. HRC wordt in stalen buisnormen gebruikt als tweede, na Brinell-hardheid HB. Rockwell-hardheid kan worden gebruikt om metalen materialen te meten van extreem zacht tot extreem hard. Het compenseert de tekortkomingen van de Brinell-methode. Het is eenvoudiger dan de Brinell-methode en de hardheidswaarde kan direct van de wijzerplaat van de hardingsmachine worden afgelezen. Door de kleine inkeping is de hardheidswaarde echter niet zo nauwkeurig als de Brinell-methode.
C. Vickers-hardheid (HV)
De Vickers-hardheidstest is ook een indrukkingstestmethode. Hierbij wordt een vierkante, piramidevormige diamantindrukking met een ingesloten hoek van 1360° tussen tegenoverliggende oppervlakken in het testoppervlak gedrukt met een geselecteerde testkracht (F) en na de opgegeven houdtijd verwijderd. Meet de lengte van de twee diagonalen van de indrukking.
De Vickers-hardheidswaarde is het quotiënt van de testkracht gedeeld door het indrukkingsoppervlak. De berekeningsformule is:
In de formule: HV–Vickers hardheidssymbool, N/mm2 (MPa);
F-testkracht, N;
d – het rekenkundig gemiddelde van de twee diagonalen van de inkeping, mm.
De testkracht F die wordt gebruikt voor Vickers-hardheid is 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) en zes andere niveaus. De hardheidswaarde kan worden gemeten in het bereik van 5 tot 1000 HV.
Voorbeeld van uitdrukkingsmethode: 640HV30/20 betekent dat de Vickers-hardheidswaarde gemeten met een testkracht van 30Hgf (294,2N) gedurende 20 seconden (seconden) 640N/mm2 (MPa) bedraagt.
De Vickers-hardheidsmethode kan worden gebruikt om de hardheid van zeer dunne metalen en oppervlaktelagen te bepalen. Deze methode biedt de belangrijkste voordelen van de Brinell- en Rockwell-methoden en overwint de fundamentele tekortkomingen ervan, maar is niet zo eenvoudig als de Rockwell-methode. De Vickers-methode wordt zelden gebruikt in normen voor stalen buizen.
Plaatsingstijd: 03-04-2024