Kao iskusan dobavljač okruglog čelika, naišao sam na brojne upite o metodama ispitivanja tvrdoće okruglog čelika. Razumijevanje ovih metoda ključno je ne samo za proizvođače kako bi osigurali kvalitetu proizvoda, već i za krajnje korisnike kako bi odabrali najprikladniji okrugli čelik za svoje primjene. U ovom blogu istražit ću različite metode ispitivanja tvrdoće okruglog čelika, njihova načela, prednosti i ograničenja.
Ispitivanje tvrdoće po Brinellu
Ispitivanje tvrdoće po Brinellu jedna je od najstarijih i najčešće korištenih metoda za mjerenje tvrdoće okruglog čelika. Načelo iza ovog ispitivanja je primijeniti poznato opterećenje (obično veliko) na kuglični utiskivač od kaljenog čelika ili karbida, koji se zatim utiskuje u površinu okruglog čeličnog uzorka na određeno vrijeme. Nakon uklanjanja tereta, mjeri se promjer udubljenja koje je ostalo na površini. Broj tvrdoće po Brinellu (BHN) izračunava se pomoću formule:
[BHN=\frac{2P}{\pi D(D - \sqrt{D^{2}-d^{2}})}]
gdje je (P) primijenjeno opterećenje, (D) je promjer kuglice utiskivača, a (d) je promjer udubljenja.
Jedna od glavnih prednosti Brinellova testa je da daje prosječnu vrijednost tvrdoće na relativno velikoj površini uzorka. To ga čini prikladnim za ispitivanje materijala s nehomogenom mikrostrukturom, poput lijevanog čelika. Međutim, Brinellov test također ima neka ograničenja. Veliko udubljenje koje stvara može biti problem ako se dio treba koristiti nakon testiranja. Također, nije baš prikladan za ispitivanje okruglih čeličnih uzoraka tankih stijenki ili malih dimenzija.
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu
Rockwellov test tvrdoće još je jedna popularna metoda za ispitivanje tvrdoće okruglog čelika. U ovom ispitivanju, prvo se malo opterećenje primjenjuje na uzorak kako bi se nalijegao utiskivač, a zatim se dodaje veće opterećenje na kratko vrijeme. Nakon uklanjanja većeg opterećenja, mjeri se dubina udubljenja u odnosu na položaj ispod manjeg opterećenja. Broj tvrdoće po Rockwellu određuje se na temelju razlike u dubini udubljenja.
U Rockwellovom testu postoje različite ljestvice, poput A, B i C ljestvice. Ljestvica C (HRC), koja koristi utiskivač s dijamantnim konusom, obično se koristi za ispitivanje tvrdih materijala poput kaljenog okruglog čelika. Ljestvica B (HRB), koja koristi utiskivač s čeličnom kuglom, prikladna je za mekše materijale.
Rockwell test ima nekoliko prednosti. Relativno je brz i nedestruktivan u usporedbi s Brinellovim testom, jer je udubljenje mnogo manje. Također je jednostavan za izvođenje i može se koristiti na širokom rasponu veličina i oblika okruglog čelika. Međutim, Rockwell test je osjetljiviji na hrapavost površine i prisutnost malih defekata na površini uzorka.
Ispitivanje tvrdoće po Vickersu
Ispitivanje tvrdoće po Vickersu koristi kvadratni dijamantni piramidalni utiskivač. Opterećenje se primjenjuje na utiskivač koji se utisne u površinu okruglog čeličnog uzorka. Nakon uklanjanja opterećenja mjere se dijagonalne duljine četvrtastog udubljenja i izračunava Vickersov broj tvrdoće (HV) pomoću formule:
[HV = 1,854\frac{P}{d^{2}}]
gdje je (P) primijenjeno opterećenje, a (d) prosječna dijagonalna duljina udubljenja.
Vickersov test poznat je po svojoj visokoj točnosti i mogućnosti mjerenja tvrdoće u širokom rasponu vrijednosti. Može se koristiti za ispitivanje vrlo malih površina uzorka, što ga čini prikladnim za analizu tvrdoće različitih faza u mikrostrukturi ili za ispitivanje okruglog čelika s tankom stijenkom. Međutim, Vickersov test je relativno dugotrajan, a oprema je skuplja u usporedbi s Brinellovim i Rockwellovim testerima.
Ispitivanje tvrdoće po Knoopu
Knoopovo ispitivanje tvrdoće slično je Vickersovom ispitivanju, ali koristi utiskivač izdužene dijamantne piramide. Opterećenje se primjenjuje na utiskivač, a nakon uklanjanja opterećenja mjeri se duljina duge dijagonale udubljenja. Broj tvrdoće po Knoopu (HK) izračunava se na temelju primijenjenog opterećenja i duljine duge dijagonale.
Knoop test je posebno koristan za ispitivanje krhkih materijala ili materijala s visokim gradijentom tvrdoće. Budući da je udubljenje izduženo, može se koristiti za mjerenje tvrdoće u određenom smjeru, što je korisno za analizu anizotropnih materijala. Međutim, kao i Vickersov test, Knoop test oduzima puno vremena i zahtijeva precizniju mjernu opremu.
Ispitivanje tvrdoće ultrazvučnom kontaktnom impedancijom (UCI).
Metoda ultrazvučne kontaktne impedancije relativno je novi pristup ispitivanju tvrdoće okruglog čelika. Temelji se na principu da se vlastita frekvencija ultrazvučnog oscilatora mijenja kada je u kontaktu s materijalom, a ta je promjena povezana s tvrdoćom materijala.
UCI test ima nekoliko prednosti. To je test bez razaranja koji se može koristiti na gotovim dijelovima bez nanošenja štete. Također je vrlo brz i može se koristiti za testiranje na licu mjesta. Međutim, UCI test je osjetljiv na stanje površine uzorka, a na njegovu točnost mogu utjecati čimbenici kao što su hrapavost površine i prisutnost premaza.
Odabir odgovarajuće metode ispitivanja tvrdoće
Prilikom odabira metode ispitivanja tvrdoće okruglog čelika potrebno je uzeti u obzir nekoliko čimbenika. Veličina i oblik okruglog čeličnog uzorka su važni. Za okrugli čelik velikih dimenzija i debelih stijenki, Brinellov test može biti dobar izbor. Za male uzorke ili uzorke tankih stijenki, Rockwell, Vickers ili Knoop testovi mogu biti prikladniji.
Priroda primjene također igra ulogu. Ako se dio treba koristiti nakon testiranja, treba razmotriti nedestruktivni ili minimalno destruktivni test poput Rockwellovog ili UCI testa. Ako materijal ima nehomogenu mikrostrukturu, Brinellov test može dati reprezentativniju vrijednost tvrdoće.
U našoj tvrtki nudimo široku paletu proizvoda od okruglog čelika, kao što suOkrugla poluga od punog čelika 330,316 Okrugla poluga od nehrđajućeg čelika, iGB/T 20MnTiB posebna legura. Kvalitetu naših proizvoda osiguravamo rigoroznim ispitivanjem tvrdoće odgovarajućim metodama.
Ako ste na tržištu visokokvalitetnih proizvoda od okruglog čelika i trebate više informacija o ispitivanju tvrdoće ili imate posebne zahtjeve za svoje projekte, potičemo vas da nas kontaktirate radi razgovora o nabavi. Imamo tim stručnjaka koji vam mogu pružiti detaljnu tehničku podršku i pomoći vam odabrati najprikladniji okrugli čelik za vaše potrebe.
Reference
- Callister, WD i Rethwisch, DG (2011.). Znanost o materijalima i inženjerstvo: Uvod. Wiley.
- ASTM International. (2018). Standardne metode ispitivanja tvrdoće po Rockwellu i površinske tvrdoće po Rockwellu metalnih materijala. ASTM E18 - 18.
- ISO. (2019). Metalni materijali - Ispitivanje tvrdoće po Vickersu - 1. dio: Metoda ispitivanja. ISO 6507 - 1:2018.