La capacitat d'un material metàl·lic per resistir la indentació de la superfície per objectes durs s'anomena duresa. Segons els diferents mètodes d'assaig i l'àmbit d'aplicació, la duresa es pot dividir en duresa Brinell, duresa Rockwell, duresa Vickers, duresa Shore, microduresa i duresa a alta temperatura. Hi ha tres dureses que s'utilitzen habitualment per a canonades: duresa Brinell, Rockwell i Vickers.
A. Duresa Brinell (HB)
Utilitzeu una bola d'acer o una bola de carbur d'un cert diàmetre per pressionar a la superfície de la mostra amb la força de prova especificada (F). Després del temps de retenció especificat, retireu la força de prova i mesureu el diàmetre d'indentació (L) a la superfície de la mostra. El valor de duresa Brinell és el quocient obtingut dividint la força de prova per la superfície de l'esfera indentada. Expressada en HBS (bola d'acer), la unitat és N/mm2 (MPa).
La fórmula de càlcul és:
A la fórmula: F: la força de prova pressionada a la superfície de la mostra metàl·lica, N;
D–Diàmetre de la bola d'acer per a la prova, mm;
d – diàmetre mitjà de la indentació, mm.
La mesura de la duresa Brinell és més precisa i fiable, però en general l'HBS només és adequada per a materials metàl·lics inferiors a 450 N/mm2 (MPa), i no és adequada per a acer més dur o plaques més primes. Entre els estàndards de canonades d'acer, la duresa Brinell és la més utilitzada. El diàmetre d'indentació d s'utilitza sovint per expressar la duresa del material, cosa que és intuïtiva i convenient.
Exemple: 120HBS10/1000130: Significa que el valor de duresa Brinell mesurat utilitzant una bola d'acer de 10 mm de diàmetre sota la força de prova de 1000 kgf (9,807 kN) durant 30 segons és de 120 N/mm2 (MPa).
B. Duresa Rockwell (HR)
La prova de duresa Rockwell, com la prova de duresa Brinell, és un mètode de prova d'indentació. La diferència és que mesura la profunditat de la indentació. És a dir, sota l'acció seqüencial de la força de prova inicial (Fo) i la força de prova total (F), l'indentador (con o bola d'acer del molí d'acer) es prem a la superfície de la mostra. Després del temps de retenció especificat, la força principal s'elimina. Força de prova, utilitzeu l'increment de profunditat d'indentació residual mesurat (e) per calcular el valor de duresa. El seu valor és un nombre anònim, representat pel símbol HR, i les escales utilitzades inclouen 9 escales, incloent A, B, C, D, E, F, G, H i K. Entre elles, les escales que s'utilitzen habitualment per a les proves de duresa de l'acer són generalment A, B i C, és a dir, HRA, HRB i HRC.
El valor de la duresa es calcula mitjançant la següent fórmula:
Quan es fa la prova amb escales A i C, HR = 100-e
Quan es fa la prova amb l'escala B, HR = 130-e
A la fórmula, e – l'increment de profunditat d'indentació residual s'expressa en la unitat especificada de 0,002 mm, és a dir, quan el desplaçament axial de l'indentador és d'una unitat (0,002 mm), equival a un canvi en la duresa Rockwell en un nombre. Com més gran sigui el valor de e, menor serà la duresa del metall i viceversa.
L'abast aplicable de les tres escales anteriors és el següent:
HRA (indentador de con de diamant) 20-88
HRC (indentador de con de diamant) 20-70
HRB (indentador de bola d'acer de diàmetre 1,588 mm) 20-100
La prova de duresa Rockwell és un mètode àmpliament utilitzat actualment, entre els quals la HRC s'utilitza en els estàndards de canonades d'acer, només superada per la duresa Brinell HB. La duresa Rockwell es pot utilitzar per mesurar materials metàl·lics des d'extremament tous fins a extremadament durs. Compensa les deficiències del mètode Brinell. És més senzill que el mètode Brinell i el valor de duresa es pot llegir directament des del dial de la màquina de duresa. Tanmateix, a causa de la seva petita indentació, el valor de duresa no és tan precís com el mètode Brinell.
C. Duresa Vickers (HV)
La prova de duresa Vickers també és un mètode de prova d'indentació. Pressiona un indentador de diamant piramidal quadrat amb un angle inclòs de 1360 entre superfícies oposades a la superfície de prova a una força de prova seleccionada (F) i el retira després del temps de retenció especificat. Força, mesura la longitud de les dues diagonals de la indentació.
El valor de duresa Vickers és el quocient de la força de prova dividit per la superfície d'indentació. La seva fórmula de càlcul és:
A la fórmula: símbol de duresa HV–Vickers, N/mm2 (MPa);
Força de prova F, N;
d – la mitjana aritmètica de les dues diagonals de la indentació, en mm.
La força de prova F utilitzada en la duresa Vickers és 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) i sis nivells més. El valor de duresa es pot mesurar en un rang de 5 a 1000HV.
Exemple de mètode d'expressió: 640HV30/20 significa que el valor de duresa Vickers mesurat amb una força de prova de 30Hgf (294,2N) durant 20S (segons) és de 640N/mm2 (MPa).
El mètode de duresa Vickers es pot utilitzar per determinar la duresa de materials metàl·lics molt prims i capes superficials. Té els principals avantatges dels mètodes Brinell i Rockwell i supera els seus inconvenients bàsics, però no és tan senzill com el mètode Rockwell. El mètode Vickers s'utilitza rarament en els estàndards de canonades d'acer.
Data de publicació: 03 d'abril de 2024