קשיות מתכת נפוצה

קשיות היא אינדיקטור מכני המודד את מידת הרכות והקשיות של חומר מתכת. הוא מייצג את היכולת של הנפח המקומי על פני המתכת להתנגד לעיוות. קשיות אינה מושג פיזיקלי פשוט, אלא אינדיקטור מקיף לתכונות מכניות כגון גמישות החומר, פלסטיות, חוזק וקשיחות.

 

אָנוּ רוצה לחלוק קצת מידע על קשיות היום.

 

 

הַגדָרָה:

קשיות היא מחוון ביצועים המודד את מידת הרכות והקשיות של חומרי מתכת. בדיקות קשיות נמצאות בשימוש נרחב בפרקטיקה של ייצור ומחקר מדעי בשל המאפיינים שלה של שיטות בדיקה פשוטות ומהירות, בדיקה לא הרסנית של חלקים וקשרים מסוימים עם תכונות מכניות אחרות. הוא משמש לבדיקה והערכת תכונות של חומרי מתכת. ישנן שיטות רבות לבדיקת קשיות, שניתן לחלק בעיקרן למספר סוגים: שיטת הזחה (כגון ברינל, רוקוול, קשיות Vickers וכו'), שיטת שריטה (כגון שיטת Mohs וכו'), שיטת ריבאונד (כגון Shore שיטה) וכו'.

 

המשמעות הפיזית של ערכי קשיות משתנה עם שיטות בדיקה שונות. ערך הקשיות של שיטת ההזחה מייצג את היכולת של משטח החומר להתנגד לעיוות פלסטי שנגרם על ידי הזחה של אובייקט אחר; ערך הקשיות של שיטת השריטה מייצג את יכולתה של מתכת להתנגד לשברים מקומיים במשטח; הקשיות של שיטת הריבאונד מייצגת את גודל עבודת הדפורמציה האלסטית של המתכת. לכן, ערך הקשיות אינו רק כמות פיזית, אלא מדד ביצועים מקיף המאפיין סדרה של שילובים שונים של כמויות פיזיקליות כגון גמישות, פלסטיות, חיזוק דפורמציה, חוזק וקשיחות של חומרים. מקובל להאמין שקשיות היא היכולת של מתכת להתנגד לעיוות או שבר בתוך נפח קטן על פני השטח

 

קטגוריה:

הקוד לקשיות המתכת הוא H. על פי שיטות בדיקת קשיות שונות, האינדיקציות הקונבנציונליות כוללות קשיות Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) ו-Leb (HL), ביניהן HB ו-HRC נפוץ יותר.

 

מידה:

 

ל-HB מגוון רחב של יישומים, בעוד HRC מתאים לחומרים בעלי קשיות משטח גבוהה, כגון קשיות טיפול בחום. ההבדל בין השניים טמון בראשי המדידה השונים של בודק הקשיות. ראש המדידה של בודק הקשיות של ברינל הוא כדור פלדה, בעוד שראש המדידה של בודק הקשיות של רוקוול הוא יהלום.

 

HV מתאים לניתוח מיקרוסקופי. קשיות ה-Vickers (HV) מתקבלת על ידי לחיצה על משטח חרוט מרובע יהלום עם עומס של עד 120 ק"ג וזווית עליונה של 136 מעלות לתוך פני החומר, תוך חלוקת שטח הפנים של שקע החומר בערך העומס.

 

בודק קשיות כף יד HL, קל למדידה, משתמש בראש כדור ההשפעה כדי לפגוע במשטח הקשיות, מה שגורם לקפיצות; חשב את הקשיות באמצעות היחס בין מהירות הריבאונד ומהירות ההשפעה של האגרוף במרחק של 1 מ"מ מפני השטח של הדגימה. הנוסחה היא: קשיות Leeb HL=1000 × VB (מהירות ריבאונד)/VA (מהירות השפעה).

בודק קשיות Leeb הנייד יכול להמיר מדידות קשיות של Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) ו-Shore (HS) באמצעות Leeb (HL). לחלופין, ניתן למדוד ערכי קשיות ישירות באמצעות עקרונות Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), לידס (HL) ו-Shore (HS).

 

קשיות ברינל

 

קשיות Brinell (HB) משמשת בדרך כלל כאשר חומרים רכים יותר, כגון מתכות לא ברזליות, פלדה לפני טיפול בחום או לאחר חישול. קשיות Rockwell (HRC) משמשת בדרך כלל לחומרים בעלי קשיות גבוהה יותר, כגון קשיות לאחר טיפול בחום וכן הלאה.

קשיות בד (HB) היא עומס בדיקה בגודל מסוים, שבו קוטר מסוים של כדור פלדה מרווה או כדור סגסוגת קשה נלחץ לתוך פני השטח של המתכת שנבדקה, מוחזק למשך זמן מוגדר, ולאחר מכן פורק כדי למדוד את הקוטר של השקע על המשטח הנבדק. ערך קשיות Brinell הוא המנה המתקבלת על ידי חלוקת העומס בשטח הפנים הכדורי של השקע. בדרך כלל, כדור פלדה מוקשה בגודל מסוים (בדרך כלל קוטר 10 מ"מ) נלחץ לתוך פני החומר תחת עומס מסוים (בדרך כלל 3000 ק"ג), נשמר לפרק זמן, ולאחר הפריקה, היחס בין העומס ל אזור ההזחה הוא ערך הקשיות של Brinell (HB), בקילוגרמים למ"ר (N/mm2).

 

קשיות רוקוול

 

Rockwell hardness is the process of pressing a very hard steel ball or diamond cone into the surface of a specimen under a certain load, and determining the hardness of the material based on the depth of indentation [3]. Rockwell hardness is a hardness index determined by the depth of indentation plastic deformation. Use 0.002 millimeters as a hardness unit. When HB>450 או שהדגימה קטנה מדי, לא ניתן להשתמש במבחן הקשיות של Brinell ובמקום זאת יש להשתמש במדידת קשיות Rockwell. זהו חרוט יהלום עם זווית עליונה של 120 מעלות או כדור פלדה בקוטר של 1.59 ו-3.18 מ"מ, נלחץ לתוך פני החומר הנבדק בעומס מסוים, וקשיות החומר מחושבת מעומק של את ההזחה. על פי הקשיות השונה של חומרי הבדיקה, ישנם שלושה סולמות שונים לייצג:

 

HRA: זוהי קשיות המתקבלת באמצעות עומס של 60 ק"ג ומכנס חרוט יהלום, המשמש לחומרים בעלי קשיות גבוהה במיוחד (כגון סגסוגות קשות).

HRB: זוהי הקשיות המתקבלת באמצעות עומס של 100 ק"ג וכדור פלדה מרוווה בקוטר 1.58 מ"מ, המשמש לחומרים בעלי קשיות נמוכה יותר (כגון פלדה מחושלת, ברזל יצוק וכו').

HRC: זוהי קשיות המתקבלת באמצעות עומס של 150 ק"ג ומכנס חרוט יהלום, המשמש לחומרים בעלי קשיות גבוהה (כגון פלדה מרווה).

 

קשיות ויקרס

 

מבחן הקשיות של Vickers עבור צינורות פלדה ללא תפרים היא גם שיטת בדיקת הזחה שניתן להשתמש בה כדי לקבוע את הקשיות של חומרי מתכת דקים מאוד ושכבות פני השטח. יש לה את היתרונות העיקריים של שיטות ברינל ורוקוול ומתגברת על החסרונות הבסיסיים שלהן, אבל היא לא פשוטה כמו שיטת רוקוול, ושיטת ויקרס משמשת לעתים רחוקות בתקני צינור פלדה.