Като опитен доставчик на кръгла стомана, срещнах множество запитвания относно методите за изпитване на твърдостта на кръгла стомана. Разбирането на тези методи е от решаващо значение не само за производителите, за да гарантират качеството на продукта, но и за крайните потребители, за да изберат най-подходящата кръгла стомана за своите приложения. В този блог ще разгледам различните методи за изпитване на твърдост на кръгла стомана, техните принципи, предимства и ограничения.
Изпитване на твърдост по Бринел
Тестът за твърдост по Бринел е един от най-старите и широко използвани методи за измерване на твърдостта на кръгла стомана. Принципът зад този тест е да се приложи известно натоварване (обикновено голямо) върху индентор със закалена стомана или карбидна топка, който след това се притиска в повърхността на кръглия стоманен образец за определен период от време. След отстраняване на товара се измерва диаметърът на вдлъбнатината, останала на повърхността. Твърдостта по Бринел (BHN) се изчислява по формулата:
[BHN=\frac{2P}{\pi D(D - \sqrt{D^{2}-d^{2}})}]
където (P) е приложеното натоварване, (D) е диаметърът на топката на индентора и (d) е диаметърът на вдлъбнатината.
Едно от основните предимства на теста по Бринел е, че той осигурява средна стойност на твърдост върху относително голяма площ от образеца. Това го прави подходящ за тестване на материали с нехомогенна микроструктура, като например лята стомана. Тестът на Бринел обаче има и някои ограничения. Голямата вдлъбнатина, която създава, може да бъде проблем, ако частта трябва да се използва след тестване. Освен това не е много подходящ за тестване на тънкостенни или малки кръгли стоманени образци.
Тест за твърдост по Рокуел
Тестът за твърдост по Рокуел е друг популярен метод за тестване на твърдостта на кръгла стомана. При този тест първо се прилага малко натоварване върху образеца, за да се постави индентора, а след това се добавя голямо натоварване за кратък период от време. След отстраняване на основното натоварване, дълбочината на вдлъбнатината се измерва спрямо позицията под второстепенно натоварване. Твърдостта по Рокуел се определя въз основа на разликата в дълбочината на вдлъбнатината.
В теста на Рокуел има различни скали, като скалите A, B и C. Скалата C (HRC), която използва индентор с диамантен конус, обикновено се използва за тестване на твърди материали като закалена кръгла стомана. Скалата B (HRB), която използва индентор със стоманена топка, е подходяща за по-меки материали.
Тестът на Рокуел има няколко предимства. Той е относително бърз и неразрушителен в сравнение с теста на Бринел, тъй като вдлъбнатината е много по-малка. Също така е лесен за изпълнение и може да се използва върху широка гама от размери и форми на кръгла стомана. Въпреки това, тестът на Рокуел е по-чувствителен към грапавостта на повърхността и наличието на малки дефекти върху повърхността на образеца.
Тест за твърдост по Викерс
Тестът за твърдост по Викерс използва индентор с диамантена пирамида с квадратна основа. Натоварването се прилага върху индентора, който се притиска в повърхността на кръглия стоманен образец. След отстраняване на товара се измерват диагоналните дължини на квадратната вдлъбнатина и числото на твърдостта по Викерс (HV) се изчислява по формулата:
[HV = 1,854\frac{P}{d^{2}}]
където (P) е приложеното натоварване и (d) е средната диагонална дължина на вдлъбнатината.
Тестът на Vickers е известен със своята висока точност и възможност за измерване на твърдост в широк диапазон от стойности. Може да се използва за тестване на много малки участъци от образеца, което го прави подходящ за анализ на твърдостта на различни фази в микроструктура или за тестване на тънкостенна кръгла стомана. Тестът на Vickers обаче отнема сравнително време и оборудването е по-скъпо в сравнение с тестерите на Brinell и Rockwell.
Тест за твърдост по Кнуп
Тестът за твърдост на Knoop е подобен на теста на Vickers, но използва индентор с удължена диамантена пирамида. Натоварването се прилага върху индентора и дължината на дългия диагонал на вдлъбнатината се измерва след отстраняване на товара. Числото на твърдост по Knoop (HK) се изчислява въз основа на приложеното натоварване и дължината на дългия диагонал.
Тестът на Knoop е особено полезен за тестване на крехки материали или материали с висок градиент на твърдост. Тъй като вдлъбнатината е удължена, тя може да се използва за измерване на твърдостта в определена посока, което е полезно за анализиране на анизотропни материали. Въпреки това, подобно на теста на Vickers, тестът на Knoop отнема време и изисква по-прецизно измервателно оборудване.
Изпитване на твърдост с ултразвуков контактен импеданс (UCI).
Методът на ултразвуковия контактен импеданс е сравнително нов подход за изпитване на твърдостта на кръгла стомана. Основава се на принципа, че естествената честота на ултразвуков осцилатор се променя, когато е в контакт с материал, и тази промяна е свързана с твърдостта на материала.
UCI тестът има няколко предимства. Това е неразрушителен тест, който може да се използва върху готови части, без да причинява никакви щети. Също така е много бърз и може да се използва за тестване на място. Въпреки това UCI тестът е чувствителен към състоянието на повърхността на образеца и неговата точност може да бъде повлияна от фактори като грапавост на повърхността и наличие на покрития.
Избор на подходящ метод за изследване на твърдостта
При избора на метод за изпитване на твърдост на кръгла стомана трябва да се вземат предвид няколко фактора. Размерът и формата на кръглия стоманен образец са важни. За кръгла стомана с големи размери и дебели стени тестът на Бринел може да бъде добър избор. За малки по размер или тънкостенни образци може да са по-подходящи тестовете на Рокуел, Викерс или Кнуп.
Естеството на приложението също играе роля. Ако частта трябва да се използва след тестване, трябва да се обмисли неразрушителен или минимално разрушителен тест като Rockwell или UCI тест. Ако материалът има нехомогенна микроструктура, тестът по Бринел може да осигури по-представителна стойност на твърдостта.
В нашата компания предлагаме широка гама от кръгли стоманени продукти, като напр330 масивна кръгла стомана,316 неръждаема кръгла лента, иGB/T 20MnTiB специална сплав. Ние гарантираме качеството на нашите продукти чрез строги тестове за твърдост, като използваме подходящите методи.
Ако сте на пазара за висококачествени кръгли стоманени продукти и се нуждаете от повече информация относно изпитването на твърдост или имате специфични изисквания за вашите проекти, препоръчваме ви да се свържете с нас за обсъждане на поръчките. Разполагаме с екип от експерти, които могат да ви осигурят подробна техническа поддръжка и да ви помогнат да изберете най-подходящата кръгла стомана за вашите нужди.
Референции
- Callister, WD, & Rethwisch, DG (2011). Материалознание и инженерство: Въведение. Уайли.
- ASTM International. (2018). Стандартни методи за изпитване на твърдост по Рокуел и повърхностна твърдост по Рокуел на метални материали. ASTM E18 - 18.
- ISO. (2019 г.). Метални материали. Изпитване за твърдост по Викерс. Част 1: Метод за изпитване. ISO 6507 - 1:2018.