Sposobnost kovinskega materiala, da se upre vdolbinam površine s trdimi predmeti, se imenuje trdota. Glede na različne preskusne metode in področje uporabe lahko trdoto razdelimo na trdoto po Brinellu, Rockwellu, Vickersu, Shoreu, mikrotrdoto in trdoto pri visokih temperaturah. Za cevi se pogosto uporabljajo tri trdote: Brinell, Rockwell in Vickers.
A. Trdota po Brinellu (HB)
Z jekleno ali karbidno kroglico določenega premera pritisnite na površino vzorca z določeno preskusno silo (F). Po določenem času zadrževanja odstranite preskusno silo in izmerite premer vdolbine (L) na površini vzorca. Trdota po Brinellu je količnik, ki ga dobimo z deljenjem preskusne sile s površino vdolbine krogle. Izraženo v HBS (jeklena kroglica), enota je N/mm2 (MPa).
Formula za izračun je:
V formuli: F – preskusna sila, pritisnjena na površino kovinskega vzorca, N;
D – premer jeklene kroglice za preskus, mm;
d – povprečni premer vdolbine, mm.
Merjenje trdote po Brinellu je natančnejše in zanesljivejše, vendar je HBS na splošno primeren le za kovinske materiale pod 450 N/mm2 (MPa) in ni primeren za trše jeklo ali tanjše plošče. Med standardi za jeklene cevi se trdota po Brinellu najpogosteje uporablja. Premer vdolbine d se pogosto uporablja za izražanje trdote materiala, kar je intuitivno in priročno.
Primer: 120HBS10/1000130: To pomeni, da je trdota po Brinellu, izmerjena z uporabo jeklene krogle s premerom 10 mm pod preskusno silo 1000 kgf (9,807 kN) 30 sekund, 120 N/mm2 (MPa).
B. Trdota po Rockwellu (HR)
Rockwellov preskus trdote je, tako kot Brinellov preskus trdote, metoda preskusa z vdolbino. Razlika je v tem, da meri globino vdolbine. To pomeni, da se pod zaporednim delovanjem začetne preskusne sile (Fo) in celotne preskusne sile (F) vdolbina (stožec ali jeklena krogla jeklarne) stisne v površino vzorca. Po določenem času zadrževanja se glavna sila odstrani. Pri preskusni sili se za izračun vrednosti trdote uporabi izmerjeni preostali prirastek globine vdolbine (e). Njegova vrednost je anonimno število, predstavljeno s simbolom HR, uporabljena pa je 9 lestvic, vključno z A, B, C, D, E, F, G, H in K. Med njimi so lestvice, ki se običajno uporabljajo za preskušanje trdote jekla, običajno A, B in C, in sicer HRA, HRB in HRC.
Vrednost trdote se izračuna po naslednji formuli:
Pri testiranju z lestvicama A in C je HR = 100-e
Pri testiranju z lestvico B je HR = 130-e
V formuli je e – prirastek preostale globine vdolbine – izražen v določeni enoti 0,002 mm, kar pomeni, da je aksialni premik vdolbine za eno enoto (0,002 mm) enakovreden spremembi trdote po Rockwellu za eno število. Večja kot je vrednost e, nižja je trdota kovine in obratno.
Uporabno področje uporabe zgornjih treh lestvic je naslednje:
HRA (diamantni stožčasti vtiskovalnik) 20-88
HRC (diamantni stožčasti vtiskovalnik) 20-70
HRB (premer jeklene kroglice 1,588 mm) 20-100
Rockwellov preizkus trdote je trenutno široko uporabljena metoda, med katero se HRC uporablja v standardih za jeklene cevi takoj za Brinellovo trdoto HB. Rockwellova trdota se lahko uporablja za merjenje kovinskih materialov od izjemno mehkih do izjemno trdih. Nadomešča pomanjkljivosti Brinellove metode. Je enostavnejša od Brinellove metode in vrednost trdote je mogoče odčitati neposredno z merilnika trdote. Vendar pa zaradi majhne vdolbine vrednost trdote ni tako natančna kot Brinellova metoda.
C. Trdota po Vickersu (HV)
Vickersov preskus trdote je tudi metoda preskusa z vdolbino. Pri njem se v preskusno površino z izbrano preskusno silo (F) vtisne kvadratno piramidalno diamantno vdolbino s kotom 1360 med nasprotnima površinama in jo po določenem času zadrževanja odstrani. S silo izmerite dolžino obeh diagonal vdolbine.
Trdota po Vickersu je količnik preskusne sile, deljene s površino vdolbine. Njena formula za izračun je:
V formuli: HV – simbol trdote po Vickersu, N/mm2 (MPa);
F – preskusna sila, N;
d – aritmetična sredina obeh diagonal vdolbine, mm.
Preskusna sila F, ki se uporablja pri merjenju trdote po Vickersu, je 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) in šest drugih stopenj. Vrednost trdote je mogoče izmeriti v območju 5~1000 HV.
Primer metode izražanja: 640HV30/20 pomeni, da je vrednost trdote po Vickersu, izmerjena s preskusno silo 30Hgf (294,2 N) za 20S (sekund), 640 N/mm2 (MPa).
Vickersova metoda trdote se lahko uporablja za določanje trdote zelo tankih kovinskih materialov in površinskih plasti. Ima glavne prednosti metod Brinell in Rockwell ter premaga njune osnovne pomanjkljivosti, vendar ni tako preprosta kot Rockwellova metoda. Vickersova metoda se redko uporablja v standardih za jeklene cevi.
Čas objave: 3. april 2024