Egy fém anyag azon képességét, hogy ellenálljon a felület kemény tárgyak okozta benyomódásának, keménységnek nevezzük. A különböző vizsgálati módszerek és alkalmazási kör szerint a keménység Brinell-keménységre, Rockwell-keménységre, Vickers-keménységre, Shore-keménységre, mikrokeménységre és magas hőmérsékleti keménységre osztható. A csövek esetében három általánosan használt keménység létezik: Brinell-, Rockwell- és Vickers-keménység.
A. Brinell-keménység (HB)
Egy adott átmérőjű acélgolyót vagy keményfém golyót a megadott vizsgálati erővel (F) kell a minta felületébe nyomni. A megadott tartási idő elteltével a vizsgálati erőt el kell távolítani, és a minta felületén meg kell mérni a bemélyedés átmérőjét (L). A Brinell-keménység értéke a vizsgálati erő és a bemélyedett gömb felületének hányadosa. HBS-ben (acélgolyóban) kifejezve, a mértékegység N/mm2 (MPa).
A számítási képlet a következő:
A képletben: F – a fémminta felületébe préselt vizsgálati erő, N;
D–A vizsgálathoz használt acélgolyó átmérője, mm;
d – a bemélyedés átlagos átmérője, mm.
A Brinell-keménység mérése pontosabb és megbízhatóbb, de általában a HBS csak 450 N/mm2 (MPa) alatti fémanyagokhoz alkalmas, és nem alkalmas keményebb acélhoz vagy vékonyabb lemezekhez. Az acélcső szabványok között a Brinell-keménység a legszélesebb körben használt. A bemélyedési átmérőt (d) gyakran használják az anyag keménységének kifejezésére, ami egyszerre intuitív és kényelmes.
Példa: 120HBS10/1000130: Ez azt jelenti, hogy egy 10 mm átmérőjű acélgolyóval 1000 Kgf (9,807 KN) vizsgálati erővel 30 másodpercig mért Brinell-keménység 120 N/mm2 (MPa).
B. Rockwell-keménység (HR)
A Rockwell keménységvizsgálat, akárcsak a Brinell keménységvizsgálat, egy benyomódásos vizsgálati módszer. A különbség az, hogy a benyomódás mélységét méri. Vagyis a kezdeti vizsgálati erő (Fo) és a teljes vizsgálati erő (F) egymást követő hatása alatt a benyomódó testet (az acélgyár kúpját vagy acélgolyóját) a minta felületébe nyomják. A megadott tartási idő elteltével a fő erő megszűnik. A vizsgálati erővel a mért maradék benyomódási mélység növekményét (e) használjuk a keménységérték kiszámításához. Értéke egy névtelen szám, amelyet HR szimbólum jelöl, és a használt skálák 9 skálát tartalmaznak, beleértve az A, B, C, D, E, F, G, H és K skálákat. Ezek közül az acél keménységvizsgálatához általában az A, B és C skálákat használják, nevezetesen a HRA, HRB és HRC skálákat.
A keménységi értéket a következő képlettel számítjuk ki:
A és C skálákkal tesztelve HR=100-e
B-skálával tesztelve, HR=130-e
A képletben az e – a maradék bemélyedési mélység növekedése – 0,002 mm-es meghatározott egységben van kifejezve, azaz amikor a bemélyítő tengelyirányú elmozdulása egy egység (0,002 mm), az egyenértékű a Rockwell-keménység egy számmal történő változásával. Minél nagyobb az e érték, annál kisebb a fém keménysége, és fordítva.
A fenti három skála alkalmazandó hatóköre a következő:
HRA (gyémánt kúpos behatolófej) 20-88
HRC (gyémánt kúpos behatoló) 20-70
HRB (1,588 mm átmérőjű acélgolyós behatoló) 20-100
A Rockwell keménységmérés jelenleg egy széles körben elterjedt módszer, amely közül a HRC-t az acélcső szabványokban csak a Brinell HB keménység után használják. A Rockwell keménység segítségével a fémanyagok rendkívül lágytól a rendkívül keményig mérhetők. Ez kompenzálja a Brinell-módszer hiányosságait. Egyszerűbb, mint a Brinell-módszer, és a keménység értéke közvetlenül a keménységmérő gép skálájáról leolvasható. A kis bemélyedés miatt azonban a keménység értéke nem olyan pontos, mint a Brinell-módszer.
C. Vickers-keménység (HV)
A Vickers-keménységvizsgálat egyben benyomódásvizsgálati módszer is. Ez egy négyzet alakú, piramis alakú gyémánt benyomódót nyom a vizsgált felületbe, amelynek a szemközti felületei 1360 fokos szöget zárnak be egymással, egy kiválasztott vizsgálati erővel (F), majd a megadott tartási idő után eltávolítja. Erő, a benyomódás két átlójának hosszának mérése.
A Vickers-keménység értéke a vizsgálóerő és a bemélyedési felület hányadosa. Számítási képlete a következő:
A képletben: HV–Vickers keménységi jel, N/mm2 (MPa);
F-teszt erő, N;
d – a bemélyedés két átlójának számtani átlaga, mm.
A Vickers-keménység mérésére használt F vizsgálati erő 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) és további hat szint. A keménység értéke 5~1000 HV tartományban mérhető.
Példa a kifejezésre: A 640HV30/20 azt jelenti, hogy a Vickers-keménység értéke, 30 Hgf (294,2 N) vizsgálóerővel 20 másodpercig mérve, 640 N/mm2 (MPa).
A Vickers-keménységmérési módszerrel nagyon vékony fémes anyagok és felületi rétegek keménységét lehet meghatározni. A Brinell- és Rockwell-módszerek fő előnyeivel rendelkezik, és kiküszöböli azok alapvető hiányosságait, de nem olyan egyszerű, mint a Rockwell-módszer. A Vickers-módszert ritkán használják acélcső-szabványokban.
Közzététel ideje: 2024. április 3.