Здольнасць металічнага матэрыялу супраціўляцца ўцісканню паверхні цвёрдымі прадметамі называецца цвёрдасцю. У залежнасці ад розных метадаў выпрабаванняў і сферы прымянення, цвёрдасць можна падзяліць на цвёрдасць па Брынэлю, Роквелу, Вікерсу, Шору, мікрацвёрдасць і цвёрдасць пры высокай тэмпературы. Для труб звычайна выкарыстоўваюцца тры ступені цвёрдасці: цвёрдасць па Брынэлю, Роквелу і Вікерсу.
А. Цвёрдасць па Брынелю (HB)
Выкарыстоўвайце сталёвы або цвёрдасплаўны шарык пэўнага дыяметра, каб прыціснуць да паверхні ўзору з зададзенай выпрабавальнай сілай (F). Пасля зададзенага часу вытрымкі зніміце выпрабавальную сілу і вымерайце дыяметр адбітка (L) на паверхні ўзору. Значэнне цвёрдасці па Брынелю - гэта дзель, атрыманая шляхам дзялення выпрабавальнай сілы на плошчу паверхні ўціснутай сферы. Выражаецца ў HBS (сталёвы шарык), адзінка вымярэння - Н/мм2 (МПа).
Формула разліку:
У формуле: F – выпрабавальная сіла, прыцісканая да паверхні металічнага ўзору, Н;
D – дыяметр сталёвага шарыка для выпрабавання, мм;
d – сярэдні дыяметр адбітка, мм.
Вымярэнне цвёрдасці па Брынэлю больш дакладнае і надзейнае, але звычайна HBS падыходзіць толькі для металічных матэрыялаў з трываласцю ніжэй за 450 Н/мм2 (МПа) і не падыходзіць для больш цвёрдай сталі або больш тонкіх пласцін. Сярод стандартаў для сталёвых труб цвёрдасць па Брынэлю з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўванай. Дыяметр адбітка d часта выкарыстоўваецца для выражэння цвёрдасці матэрыялу, што інтуітыўна зразумела і зручна.
Прыклад: 120HBS10/1000130: Гэта азначае, што значэнне цвёрдасці па Брынелю, вымеранае з дапамогай сталёвага шарыка дыяметрам 10 мм пад выпрабавальнай сілай 1000 кгс (9,807 кН) на працягу 30 секунд, складае 120 Н/мм2 (МПа).
B. Цвёрдасць па Роквелу (HR)
Выпрабаванне на цвёрдасць па Роквелу, як і выпрабаванне на цвёрдасць па Брынелю, з'яўляецца метадам выпрабавання на ўцісканне. Розніца заключаецца ў тым, што ён вымярае глыбіню ўціскання. Гэта значыць, пад паслядоўным дзеяннем пачатковай выпрабавальнай сілы (Fo) і агульнай выпрабавальнай сілы (F) індэнтар (конус або сталёвы шар сталеліцейнага завода) уціскаецца ў паверхню ўзору. Пасля зададзенага часу вытрымкі асноўная сіла здымаецца. Пры ўздзеянні выпрабавальнай сілы выкарыстоўваецца вымераны рэшткавы прырост глыбіні ўціскання (e) для разліку значэння цвёрдасці. Яго значэнне - гэта ананімны лік, які пазначаецца сімвалам HR, а выкарыстоўваецца 9 шкал, у тым ліку A, B, C, D, E, F, G, H і K. Сярод іх шкалы, якія звычайна выкарыстоўваюцца для выпрабавання цвёрдасці сталі, - гэта A, B і C, а менавіта HRA, HRB і HRC.
Значэнне цвёрдасці разлічваецца па наступнай формуле:
Пры тэсціраванні са шкаламі А і С, ЧСС=100-e
Пры тэставанні па шкале B, ЧСС=130-e
У формуле e — рэшткавае прырашчэнне глыбіні ўціскання, выражанае ў зададзенай адзінцы вымярэння 0,002 мм, гэта значыць, калі восевае зрушэнне індэнтара складае адну адзінку (0,002 мм), гэта эквівалентна змене цвёрдасці па Роквелу на адзін лік. Чым большае значэнне e, тым ніжэйшая цвёрдасць металу, і наадварот.
Прымяняемая сфера прымянення вышэйзгаданых трох шкал выглядае наступным чынам:
HRA (алмазны конусны індэнтар) 20-88
HRC (алмазны конусны індэнтар) 20-70
HRB (сталёвы шарыкавы індэнтар дыяметрам 1,588 мм) 20-100
Вымярэнне цвёрдасці па Роквелу ў цяперашні час з'яўляецца шырока распаўсюджаным метадам, сярод якога HRC выкарыстоўваецца ў стандартах для сталёвых труб саступаючы толькі цвёрдасці па Брынэлю HB. Цвёрдасць па Роквелу можа быць выкарыстана для вымярэння металічных матэрыялаў ад надзвычай мяккіх да надзвычай цвёрдых. Гэта кампенсуе недахопы метаду Брынэля. Ён прасцейшы за метад Брынэля, і значэнне цвёрдасці можна прачытаць непасрэдна з цыферблата цвёрдамеру. Аднак з-за невялікага паглыблення значэнне цвёрдасці не такое дакладнае, як метад Брынэля.
C. Цвёрдасць па Вікерсу (HV)
Выпрабаванне на цвёрдасць па Вікерсу таксама з'яўляецца метадам выпрабавання на ўцісканне. Пры гэтым квадратны пірамідальны алмазны індэнтар з вуглом 1360 паміж процілеглымі паверхнямі ўціскаецца ў выпрабавальную паверхню з абранай выпрабавальнай сілай (F) і вымаецца пасля зададзенага часу вытрымкі. Сіла - вымярэнне даўжыні дзвюх дыяганаляў уціскання.
Значэнне цвёрдасці па Вікерсу — гэта дзель выпрабавальнай сілы, падзеленая на плошчу паверхні ўціскання. Формула для яго разліку:
У формуле: HV – сімвал цвёрдасці па Вікерсу, Н/мм2 (МПа);
F – выпрабавальная сіла, Н;
d – сярэдняе арыфметычнае дзвюх дыяганаляў адбітка, мм.
Выпрабавальнае напружанне F, якое выкарыстоўваецца для вымярэння цвёрдасці па Вікерсу, складае 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) кгс (Н) і шэсць іншых узроўняў. Значэнне цвёрдасці можна вымяраць у дыяпазоне 5~1000 HV.
Прыклад метаду выражэння: 640HV30/20 азначае, што значэнне цвёрдасці па Вікерсу, вымеранае пры выпрабавальнай сіле 30Hgf (294,2 Н) на працягу 20S (секунд), складае 640 Н/мм2 (МПа).
Метад цвёрдасці па Вікерсу можна выкарыстоўваць для вызначэння цвёрдасці вельмі тонкіх металічных матэрыялаў і паверхневых слаёў. Ён мае асноўныя перавагі метадаў Брынеля і Роквела і пераадольвае іх асноўныя недахопы, але ён не такі просты, як метад Роквела. Метад Вікерса рэдка выкарыстоўваецца ў стандартах на сталёвыя трубы.
Час публікацыі: 03 красавіка 2024 г.