Testy twardości służą do sprawdzania twardości materiału. Test twardości wykonuje się za pomocą maszyny zwanej twardościomierzem. Dostępnych jest wiele rodzajów twardościomierzy. Odbywa się to poprzez penetrację badanego materiału materiałem, który jest twardszy niż materiał do pobierania próbek. Testy twardości pomagają określić odporność materiału na odkształcenia. Testy twardości Brinella i Rockwella są najczęściej stosowanymi testami twardości.
Twardość Brinella vs Rockwell
Różnica między twardością Brinella i Rockwella polega na tym, że twardość Brinella wykorzystuje tylko jeden rodzaj wgłębników, ale twardość Rockwella wykorzystuje dwa rodzaje wgłębników. Czas trwania wgnieceń różni się również twardością Brinella wynosi 30-60 sekund, podczas gdy w twardości Rockwella jest to 10-15 sekund. Twardość Rockwella jest porównywalnie łatwiejsza niż twardość Brinella.
Twardość Brinella to jedna ze skal, według których mierzony jest poziom twardości materiału. Instrument użyty w tym teście nazywa się wgłębnikiem Brinella. Skala ta służy do wykonywania wgłębień na próbce, a następnie zmierzone wgniecenie jest konwertowane na wartość za pomocą skali twardości Brinella.
Twardość Rockwella jest również skalą do pomiaru twardości materiału, podobnie jak twardość Brinella. Ma również specyficzny wgłębnik Rockwella. To wgłębnik ma określoną wielkość i do próbki przykłada się określoną siłę, aby utworzyć wgłębienie. Pomiary są następnie konwertowane na wartości twardości Rockwella.
Tabela porównawcza twardości Brinella i Rockwella
| Parametry porównania | Twardość Brinella | Twardość Rockwella |
| Dokładność | Mniej dokładnie | Bardzo dokładne |
| Wgłębnik | Kula stalowa kula | Stożek diamentowy i kulka ze stali sferycznej |
| Rozmiar wgłębnika | 10mm | <4mm |
| Czas trwania | 30-60 s | 10-15 sekund |
| Wrażliwość | Wrażliwy na drobne niedoskonałości na powierzchni próbki | Niezbyt wrażliwy na niedoskonałości |
| Wada | Nie można zmierzyć bardzo twardych próbek | Stożek wgłębnika może ulec złamaniu |
Co to jest twardość Brinella?
Maszyna do pomiaru twardości Brinella ma wgłębnik o średnicy 10 mm. Wgłębnik powinien być kulką ze stali hartowanej lub kulką z karbamidu. Ta kulista kula może być użyta do wywierania obciążenia około 3000kg w przypadku twardszego materiału.
Jednak obciążenie to można zmniejszyć, gdy testowany materiał jest bardziej miękki, aby uniknąć dodatkowego wgniecenia. Twardość Brinella jest zwykle wykorzystywana do określania twardości materiałów o niejednorodnej strukturze. Powierzchnię próbki należy przygotować przed wcięciem. Powinien być płaski i idealny. Wszelkie niedoskonałości mogą prowadzić do błędu.
Twardościomierz Brinella jest łatwy w obsłudze i przenośny. Średnicę nacięcia wykonanego testerem mierzy się za pomocą prostego mikroskopu o małym powiększeniu. Wartość twardości Brinella uzyskuje się dzieląc przyłożone obciążenie przez powierzchnię wgłębienia. Podczas pomiaru nie może występować wibracja, ponieważ może to wpłynąć na wartość i prowadzić do błędu.
Twardościomierz Brinella może być stosowany do wszystkich rodzajów materiałów. Zastosowane obciążenie jest duże w porównaniu do innych twardościomierzy. Wielkość wgłębnika i obciążenie można odpowiednio dostosować. Ponieważ testerzy Brinella używają kulistego wgłębnika, który wywiera równomierny nacisk, prawdopodobieństwo wystąpienia błędu jest niewielkie.
Co to jest twardość Rockwella?
Metoda twardości Rockwella jest uniwersalną metodą badania twardości. Ta metoda nie ma sprzętu optycznego, takiego jak mikroskop do pomiaru wgłębienia. W tej metodzie stosowane są dwa rodzaje wcięć. Jeden to stożek diamentowy, a drugi to stalowa kula. Stożek diamentowy stosuje się na bardzo twardych próbkach, które muszą mieć twardość powyżej 785 N/mm².
Kulka stalowa jest używana do innych miękkich próbek. Wraz ze spadkiem twardości materiału średnica kuli musi wzrastać, a obciążenie maleć. Tworzywa sztuczne są testowane za pomocą wgłębników kulkowych o większych średnicach. Ta metoda ignoruje błędy, ponieważ nie jest bardzo wrażliwa na niedoskonałości próbki. Można również mierzyć próbki o kształcie kulistym, cylindrycznym lub stożkowym. Zajmuje to mniej czasu, a wartość jest generowana automatycznie.
Ma niską nośność testową. Przy użyciu tej metody testuje się zwykle aluminium, stal miękką i stopy miedzi. Jednak w przypadku nieobrobionego materiału stalowego oprócz tej metody należy również zastosować metodę Brinella.
Istnieją trzy rodzaje metod określania twardości Rockwella. Są to Rockwell C, Rockwell 15N i Rockwell B. Metoda Rockwell C wykorzystuje wgłębnik diamentowy. Służy do badania twardości nakrętek, śrub, klamer pasów bezpieczeństwa itp. Rockwell B wykorzystuje kulisty stalowy wgłębnik. Metoda Rockwell 15N wywiera niewielki nacisk na próbkę.
Główne różnice między twardością Brinella i Rockwella
Wniosek
Testy twardości są bardzo pomocne w określeniu twardości materiału. Tylko znając twardość materiału, można z niego zrobić różne rzeczy. Testy twardości należy dobierać w zależności od badanego materiału. Metody Rockwella i Brinella mogą być stosowane odpowiednio do pomiaru twardości materiałów z uwzględnieniem kilku właściwości próbki.
Testy te są bardzo pomocne przy konstruowaniu części metalowych i produkcji materiałów z tworzyw sztucznych. Jednak metody te mają również kilka wad, takich jak błędy wynikające z niewłaściwie spłaszczonych powierzchni próbek, wibracji itp. Ciągliwość i odporność na zużycie materiału można określić za pomocą testów twardości. Ponieważ odporność na tarcie, erozję i wodę będzie wyższa w przypadku twardszych substancji. Ta właściwość twardości pomaga określić, czy dany materiał nadaje się do pożądanej pracy, czy nie.
