Kekerasan bahan logam Kekerasan merujuk kepada keupayaan bahan untuk menahan ubah bentuk setempat, terutamanya ubah bentuk plastik, lekukan atau calar. Ia adalah penunjuk untuk mengukur kekerasan bahan. Mengikut kaedah ujian yang berbeza, kekerasan dibahagikan kepada tiga jenis.
① Kekerasan calar. Ia digunakan terutamanya untuk membandingkan kekerasan dan kelembutan mineral yang berbeza. Kaedahnya ialah memilih joran dengan satu hujung keras dan hujung yang satu lagi lembut, dan mencakar bahan yang akan diuji di sepanjang rod, dan menentukan kekerasan dan kelembutan bahan yang akan diuji mengikut kedudukan calar. Secara kualitatif, calar yang dibuat oleh objek keras adalah panjang, dan calar yang dibuat oleh objek lembut adalah pendek.
② Kekerasan lekukan. Ia digunakan terutamanya untuk bahan logam. Kaedahnya adalah dengan menekan indentor yang ditentukan ke dalam bahan yang akan diuji dengan beban tertentu, dan membandingkan kekerasan dan kelembutan bahan yang akan diuji dengan saiz ubah bentuk plastik tempatan pada permukaan bahan. Disebabkan oleh perbezaan dalam inden, beban dan tempoh beban, terdapat banyak jenis kekerasan lekukan, terutamanya kekerasan Brinell, kekerasan Rockwell, kekerasan Vickers dan kekerasan mikro.
③ Kekerasan lantunan semula. Ia digunakan terutamanya untuk bahan logam. Kaedahnya adalah untuk membuat tukul kecil khas jatuh bebas dari ketinggian tertentu untuk memberi kesan kepada sampel bahan yang diuji, dan kekerasan bahan ditentukan oleh jumlah tenaga terikan yang disimpan (dan kemudian dilepaskan) oleh sampel semasa hentaman (diukur dengan ketinggian lantunan tukul kecil).
Kekerasan Brinell yang paling biasa, kekerasan Rockwell dan kekerasan Vickers bagi bahan logam tergolong dalam kekerasan lekukan. Nilai kekerasan menunjukkan keupayaan permukaan bahan untuk menahan ubah bentuk plastik yang disebabkan oleh objek lain apabila ia ditekan ke permukaan. Kaedah lantunan (Shore, Leeb) mengukur kekerasan, dan nilai kekerasan mewakili saiz fungsi ubah bentuk anjal logam.
Kekerasan Brinell Kekerasan Brinell menggunakan bola keluli yang dikeraskan atau bola karbida dengan diameter D sebagai indentor, dan menekannya ke permukaan spesimen dengan daya ujian F yang sepadan. Selepas masa penahanan yang ditetapkan, daya ujian dikeluarkan untuk mendapatkan lekukan dengan diameter d. Daya ujian dibahagikan dengan luas permukaan lekukan, dan nilai yang diperoleh ialah nilai kekerasan Brinell, dan simbolnya ialah HBS atau HBW.
Perbezaan antara HBS dan HBW ialah perbezaan dalam indentor. HBS bermaksud indentor ialah bola keluli yang dikeraskan, yang digunakan untuk mengukur bahan dengan nilai kekerasan Brinell di bawah 450, seperti keluli lembut, besi tuang kelabu dan logam bukan ferus. HBW bermaksud indentor ialah karbida, yang digunakan untuk mengukur bahan dengan nilai kekerasan Brinell di bawah 650.
Untuk blok ujian yang sama, apabila keadaan ujian lain betul-betul sama, kedua-dua keputusan ujian adalah berbeza, dan nilai HBW selalunya lebih besar daripada nilai HBS, dan tiada peraturan kuantitatif untuk diikuti.
Selepas 2003, negara saya telah menerima pakai piawaian antarabangsa yang sama, membatalkan indentor bola keluli, dan menggunakan kepala bola karbida. Oleh itu, HBS tidak lagi digunakan, dan HBW digunakan untuk mewakili simbol kekerasan Brinell. Dalam banyak kes, kekerasan Brinell hanya diwakili oleh HB, yang merujuk kepada HBW. Walau bagaimanapun, HBS masih dilihat dalam kertas kesusasteraan.
Kaedah pengukuran kekerasan Brinell sesuai untuk besi tuang, aloi bukan ferus, pelbagai keluli anil dan terbaja. Ia tidak sesuai untuk mengukur sampel atau bahan kerja yang terlalu keras, terlalu kecil, terlalu nipis, dan tidak membenarkan lekukan besar pada permukaan. Rockwell Hardness menggunakan kon berlian dengan sudut puncak kon 120 darjah atau bola keluli dikeraskan Ø1.588mm dan Ø3.176mm sebagai indentor dan beban. Spesimen ditekan ke dalam kepingan ujian di bawah tindakan beban awal 10kgf dan jumlah beban 60, 100 atau 150kgf (iaitu, beban awal ditambah beban utama). Selepas jumlah beban digunakan, kekerasan dinyatakan dengan perbezaan antara kedalaman lekukan apabila beban utama dikeluarkan tetapi beban utama dikekalkan dan kedalaman lekukan di bawah tindakan beban awal. Ujian kekerasan Rockwell menggunakan tiga daya ujian dan tiga indentor, yang mempunyai sejumlah 9 kombinasi, sepadan dengan 9 skala kekerasan Rockwell. Aplikasi 9 skala ini meliputi hampir semua bahan logam yang biasa digunakan. Yang biasa digunakan ialah HRA, HRB dan HRC, antaranya HRC adalah yang paling banyak digunakan. Julat penggunaan skala HRC ialah 20~70HRC. Apabila nilai kekerasan kurang daripada 20HRC, kerana bahagian kon indenter ditekan terlalu banyak, sensitiviti berkurangan, dan skala HRB harus digunakan sebaliknya; apabila kekerasan sampel lebih besar daripada 67HRC, tekanan pada hujung indenter adalah terlalu besar, berlian mudah rosak, dan hayat indentor akan sangat dipendekkan, jadi skala HRA harus digunakan secara amnya.
Ujian kekerasan Rockwell adalah mudah, cepat, dan mempunyai lekukan kecil. Ia boleh menguji permukaan produk siap dan bahan kerja yang lebih keras dan nipis. Disebabkan oleh lekukan yang kecil, nilai kekerasan sangat turun naik untuk bahan dengan struktur dan kekerasan yang tidak sekata, dan ketepatannya tidak setinggi kekerasan Brinell. Kekerasan Rockwell digunakan untuk mengukur kekerasan keluli, logam bukan ferus, karbida bersimen, dsb.
Kekerasan Vickers Kekerasan Vickers Prinsip pengukuran kekerasan Vickers adalah serupa dengan kekerasan Brinell. Indentor tetrahedron biasa berlian dengan sudut relatif 136 darjah digunakan untuk menekan ke dalam permukaan bahan dengan daya ujian tertentu F. Daya ujian dikeluarkan selepas mengekalkannya untuk masa yang ditetapkan. Nilai kekerasan dinyatakan oleh tekanan purata per unit luas permukaan lekukan tetrahedron biasa, dan simbolnya ialah HV. Kekerasan Vickers mempunyai julat ukuran yang luas dan boleh mengukur bahan dengan julat kekerasan 10~1000HV. Ia mempunyai lekukan kecil dan biasanya digunakan untuk mengukur bahan yang lebih nipis dan lapisan pengerasan permukaan seperti pengkarburan dan nitriding.
Leeb Hardness menggunakan jisim badan impak tertentu yang dilengkapi dengan kepala bebola tungsten karbida untuk memberi kesan pada permukaan bahagian ujian di bawah daya tertentu, dan kemudian melantun. Oleh kerana kekerasan bahan yang berbeza, kelajuan lantunan selepas kesan juga berbeza. Bahan magnet kekal dipasang pada peranti hentaman. Apabila badan impak bergerak ke atas dan ke bawah, gegelung periferinya akan mendorong isyarat elektromagnet yang berkadar dengan kelajuan, yang kemudiannya ditukar kepada nilai kekerasan Leeb melalui litar elektronik, dan simbol ditandakan sebagai HL.
Penguji kekerasan Leeb tidak memerlukan meja kerja. Sensor kekerasannya sekecil pen dan boleh dikendalikan secara langsung dengan tangan. Ia boleh dikesan dengan mudah tanpa mengira sama ada ia adalah bahan kerja yang besar dan berat atau bahan kerja dengan dimensi geometri yang kompleks.
Satu lagi kelebihan kekerasan Leeb ialah ia menyebabkan sedikit kerosakan pada permukaan produk dan kadangkala boleh digunakan sebagai ujian tidak merosakkan; ia unik dalam ujian kekerasan dalam semua arah, ruang sempit dan bahagian khas.
