Как опытный поставщик круглой стали, я столкнулся с многочисленными вопросами о методах определения твердости круглой стали. Понимание этих методов имеет решающее значение не только для производителей, чтобы гарантировать качество продукции, но и для конечных пользователей, чтобы выбрать наиболее подходящую круглую сталь для своих применений. В этом блоге я расскажу о различных методах измерения твердости круглой стали, их принципах, преимуществах и ограничениях.
Определение твердости по Бринеллю
Твердость по Бринеллю — один из старейших и наиболее широко используемых методов измерения твердости круглой стали. Принцип этого испытания заключается в приложении известной нагрузки (обычно большой) к шариковому индентору из закаленной стали или твердого сплава, который затем вдавливается в поверхность круглого стального образца на определенный период. После снятия нагрузки измеряют диаметр оставшегося на поверхности углубления. Число твердости по Бринеллю (BHN) рассчитывается по формуле:
[BHN=\frac{2P}{\pi D(D - \sqrt{D^{2}-d^{2}})}]
где (P) — приложенная нагрузка, (D) — диаметр шарика индентора, (d) — диаметр отпечатка.
Одним из основных преимуществ теста Бринелля является то, что он обеспечивает среднее значение твердости на относительно большой площади образца. Это делает его пригодным для испытаний материалов с неоднородной микроструктурой, таких как литые стали. Однако тест Бринелля также имеет некоторые ограничения. Создаваемые большие вмятины могут стать проблемой, если деталь необходимо использовать после тестирования. Кроме того, он не очень подходит для испытаний тонкостенных или небольших по размеру круглых стальных образцов.
Измерение твердости по Роквеллу
Тест на твердость по Роквеллу — еще один популярный метод определения твердости круглой стали. В этом испытании к образцу сначала прикладывается незначительная нагрузка для посадки индентора, а затем на короткий период добавляется большая нагрузка. После снятия основной нагрузки измеряют глубину вмятины относительно положения под незначительной нагрузкой. Число твердости по Роквеллу определяется по разнице глубины отпечатка.
В тесте Роквелла существуют разные шкалы, такие как шкалы A, B и C. Шкала C (HRC), в которой используется индентор с алмазным конусом, обычно используется для испытаний твердых материалов, таких как закаленная круглая сталь. Шкала B (HRB), в которой используется индентор из стального шарика, подходит для более мягких материалов.
Тест Роквелла имеет ряд преимуществ. Он относительно быстрый и неразрушающий по сравнению с тестом Бринеля, поскольку отпечаток намного меньше. Его также легко выполнить, и его можно использовать для обработки стальных круглых размеров и форм широкого спектра. Однако тест Роквелла более чувствителен к шероховатости поверхности и наличию мелких дефектов на поверхности образца.
Определение твердости по Виккерсу
При испытании на твердость по Виккерсу используется индентор в виде алмазной пирамиды с квадратным основанием. К индентору прикладывают нагрузку, которая вдавливается в поверхность круглого стального образца. После снятия нагрузки измеряют длины диагоналей квадратного отпечатка и рассчитывают число твердости по Виккерсу (HV) по формуле:
[HV = 1,854\frac{P}{d^{2}}]
где (P) — приложенная нагрузка, а (d) — средняя диагональная длина отпечатка.
Тест Виккерса известен своей высокой точностью и возможностью измерения твердости в широком диапазоне значений. Его можно использовать для испытания очень небольших участков образца, что делает его пригодным для анализа твердости различных фаз микроструктуры или для испытания тонкостенной круглой стали. Однако испытание Виккерса относительно трудоемко, а оборудование стоит дороже по сравнению с тестерами Бринелля и Роквелла.
Измерение твердости по Кнупу
Испытание на твердость по Кнупу аналогично испытанию по Виккерсу, но в нем используется индентор в форме удлиненной алмазной пирамиды. К индентору прикладывают нагрузку, а после снятия нагрузки измеряют длину длинной диагонали отпечатка. Число твердости по Кнупу (HK) рассчитывается на основе приложенной нагрузки и длины длинной диагонали.
Тест Кнупа особенно полезен для испытаний хрупких материалов или материалов с высоким градиентом твердости. Поскольку углубление удлиненное, его можно использовать для измерения твердости в определенном направлении, что полезно для анализа анизотропных материалов. Однако, как и тест Виккерса, тест Кнупа занимает много времени и требует более точного измерительного оборудования.
Ультразвуковой контактный импеданс (UCI) для измерения твердости
Метод ультразвукового контактного импеданса — относительно новый подход к измерению твердости круглых сталей. Он основан на том принципе, что собственная частота ультразвукового генератора изменяется при контакте с материалом, и это изменение связано с твердостью материала.
Тест UCI имеет ряд преимуществ. Это неразрушающий тест, который можно использовать для готовых деталей, не причиняя им никаких повреждений. Он также очень быстр и может использоваться для тестирования на месте. Однако тест UCI чувствителен к состоянию поверхности образца, и на его точность могут влиять такие факторы, как шероховатость поверхности и наличие покрытий.
Выбор подходящего метода измерения твердости
При выборе метода определения твердости круглой стали необходимо учитывать несколько факторов. Размер и форма круглого стального образца имеют важное значение. Для крупногабаритной и толстостенной круглой стали испытание Бринелля может быть хорошим выбором. Для образцов небольшого размера или с тонкими стенками более подходящими могут быть испытания Роквелла, Виккерса или Кнупа.
Характер применения также играет роль. Если деталь необходимо использовать после испытаний, следует рассмотреть возможность проведения неразрушающего или минимально разрушающего испытания, такого как испытание Роквелла или UCI. Если материал имеет неоднородную микроструктуру, тест Бринелля может дать более репрезентативное значение твердости.
В нашей компании мы предлагаем широкий ассортимент круглого стального проката, такого как:Круглый стержень из цельной стали 330,Круглый стержень из нержавеющей стали 316, иСпециальный сплав GB/T 20MnTiB. Мы гарантируем качество нашей продукции путем тщательного тестирования твердости с использованием соответствующих методов.
Если вы находитесь на рынке высококачественной круглой стальной продукции и вам нужна дополнительная информация об испытаниях на твердость или у вас есть особые требования для ваших проектов, мы рекомендуем вам связаться с нами для обсуждения закупок. У нас есть команда экспертов, которые могут предоставить вам подробную техническую поддержку и помочь вам выбрать наиболее подходящую круглую сталь для ваших нужд.
Ссылки
- Каллистер, В.Д., и Ретвиш, Д.Г. (2011). Материаловедение и инженерия: Введение. Уайли.
- АСТМ Интернешнл. (2018). Стандартные методы определения твердости по Роквеллу и поверхностной твердости по Роквеллу металлических материалов. АСТМ Е18-18.
- ИСО. (2019). Металлические материалы. Испытание на твердость по Виккерсу. Часть 1. Метод испытания. ИСО 6507-1:2018.