ფოლადის სამი სიმტკიცის სტანდარტი

ლითონის მასალის უნარს, გაუძლოს ზედაპირის მყარი საგნების მიერ ჩაღრმავებას, სიმტკიცე ეწოდება. სხვადასხვა ტესტირების მეთოდებისა და გამოყენების სფეროს მიხედვით, სიმტკიცე შეიძლება დაიყოს ბრინელის სიმტკიცე, როკველის სიმტკიცე, ვიკერსის სიმტკიცე, შორსის სიმტკიცე, მიკროსიმტკიცე და მაღალ ტემპერატურაზე სიმტკიცე. მილებისთვის ძირითადად სამი სიმტკიცე გამოიყენება: ბრინელის, როკველის და ვიკერსის სიმტკიცე.

ა. ბრინელის სიმტკიცე (HB)

ნიმუშის ზედაპირზე მითითებული სატესტო ძალით (F) დააწექით გარკვეული დიამეტრის ფოლადის ან კარბიდის ბურთულა. მითითებული დაჭერის დროის გასვლის შემდეგ, ამოიღეთ სატესტო ძალა და გაზომეთ ჩაღრმავების დიამეტრი (L) ნიმუშის ზედაპირზე. ბრინელის სიმტკიცის მნიშვნელობა არის კოეფიციენტი, რომელიც მიიღება სატესტო ძალის ჩაღრმავებული სფეროს ზედაპირის ფართობზე გაყოფით. HBS-ში (ფოლადის ბურთულა) გამოხატული ერთეულია N/mm2 (MPa).

გაანგარიშების ფორმულაა:
ფორმულაში: F – ლითონის ნიმუშის ზედაპირზე დაჭერილი სატესტო ძალა, N;
D – ტესტისთვის განკუთვნილი ფოლადის ბურთის დიამეტრი, მმ;
d – ჩაღრმავების საშუალო დიამეტრი, მმ.
ბრინელის სიმტკიცის გაზომვა უფრო ზუსტი და საიმედოა, თუმცა, ზოგადად, HBS მეთოდი მხოლოდ 450N/mm2 (MPa)-ზე ნაკლები ლითონის მასალებისთვისაა შესაფერისი და არ არის შესაფერისი უფრო მყარი ფოლადის ან უფრო თხელი ფირფიტებისთვის. ფოლადის მილების სტანდარტებს შორის, ბრინელის სიმტკიცე ყველაზე ფართოდ გამოიყენება. მასალის სიმტკიცის გამოსახატავად ხშირად გამოიყენება ჩაღრმავების დიამეტრი d, რაც როგორც ინტუიციური, ასევე მოსახერხებელია.
მაგალითი: 120HBS10/1000130: ეს ნიშნავს, რომ ბრინელის სიმტკიცის მნიშვნელობა, რომელიც გაზომილია 10 მმ დიამეტრის ფოლადის ბურთის გამოყენებით 1000 კგფ (9.807 კნ) სატესტო ძალის ქვეშ 30 წამის (წამის) განმავლობაში, არის 120 ნ/მმ2 (მპა).

ბ. როკველის სიმტკიცე (HR)

როკველის სიმტკიცის ტესტი, ბრინელის სიმტკიცის ტესტის მსგავსად, ჩაღრმავების ტესტის მეთოდია. განსხვავება ისაა, რომ ის ზომავს ჩაღრმავების სიღრმეს. ანუ, საწყისი ტესტის ძალის (Fo) და მთლიანი ტესტის ძალის (F) თანმიმდევრული მოქმედების ქვეშ, ჩაღრმავება (ფოლადის წისქვილის კონუსი ან ფოლადის ბურთი) იჭრება ნიმუშის ზედაპირზე. მითითებული დაყოვნების დროის შემდეგ, მთავარი ძალა იხსნება. ტესტის ძალისთვის, სიმტკიცის მნიშვნელობის გამოსათვლელად გამოიყენეთ გაზომილი ნარჩენი ჩაღრმავების სიღრმის ნამატი (e). მისი მნიშვნელობა არის ანონიმური რიცხვი, რომელიც წარმოდგენილია სიმბოლოთი HR, და გამოყენებული შკალები მოიცავს 9 შკალას, მათ შორის A, B, C, D, E, F, G, H და K. მათ შორის, ფოლადის სიმტკიცის ტესტირებისთვის ხშირად გამოყენებული შკალებია A, B და C, კერძოდ HRA, HRB და HRC.

სიმტკიცის მნიშვნელობა გამოითვლება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
A და C შკალებით ტესტირებისას, HR=100-e
B შკალით ტესტირებისას, HR=130-e
ფორმულაში e – ნარჩენი ჩაღრმავების სიღრმის ნამატი გამოიხატება 0.002 მმ-ის მითითებულ ერთეულში, ანუ როდესაც ჩაღრმავების ღერძული გადაადგილება ერთი ერთეულია (0.002 მმ), ეს უდრის როკველის სიმტკიცის ერთი რიცხვით ცვლილებას. რაც უფრო დიდია e მნიშვნელობა, მით უფრო დაბალია ლითონის სიმტკიცე და პირიქით.
ზემოთ ჩამოთვლილი სამი შკალის მოქმედების სფერო შემდეგია:
HRA (ალმასის კონუსისებრი ჩამჭრელი) 20-88
HRC (ალმასის კონუსისებრი ჩამჭრელი) 20-70
HRB (ფოლადის ბურთულიანი საჭრელი დიამეტრით 1.588 მმ) 20-100
როკველის სიმტკიცის ტესტი ამჟამად ფართოდ გავრცელებული მეთოდია, რომელთა შორის HRC გამოიყენება ფოლადის მილების სტანდარტებში, რომელიც მეორე ადგილზეა ბრინელის სიმტკიცის HB-ს შემდეგ. როკველის სიმტკიცის გამოყენება შესაძლებელია ლითონის მასალების უკიდურესად რბილიდან უკიდურესად მაგარამდე გასაზომად. ის ანაზღაურებს ბრინელის მეთოდის ნაკლოვანებებს. ის უფრო მარტივია, ვიდრე ბრინელის მეთოდი და სიმტკიცის მნიშვნელობის წაკითხვა შესაძლებელია უშუალოდ სიმტკიცის აპარატის ციფერბლატიდან. თუმცა, მისი მცირე ჩაღრმავების გამო, სიმტკიცის მნიშვნელობა ისეთი ზუსტი არ არის, როგორც ბრინელის მეთოდი.

C. ვიკერსის სიმტკიცე (HV)

ვიკერსის სიმტკიცის ტესტი ასევე ჩაღრმავების ტესტირების მეთოდია. ის შერჩეული სატესტო ძალით (F) აწვება კვადრატულ პირამიდულ ალმასის ჩაღრმავებას, რომელსაც საპირისპირო ზედაპირებს შორის 1360 გრადუსიანი ჩაღრმავების კუთხე აქვს და აშორებს მას მითითებული დაჭერის დროის შემდეგ. ძალით, გაზომეთ ჩაღრმავების ორი დიაგონალის სიგრძე.

ვიკერსის სიმტკიცის მნიშვნელობა არის ტესტის ძალის გაყოფის შეღწევადობის ზედაპირის ფართობზე. მისი გამოთვლის ფორმულაა:
ფორმულაში: HV–ვიკერსის სიმტკიცის სიმბოლო, N/mm2 (MPa);
F–ტესტის ძალა, N;
d – ჩაღრმავების ორი დიაგონალის არითმეტიკული საშუალო, მმ.
ვიკერსის სიმტკიცის დასადგენად გამოყენებული სატესტო ძალა F არის 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) კგფ (N) და კიდევ ექვსი დონე. სიმტკიცის მნიშვნელობის გაზომვა შესაძლებელია 5~1000HV დიაპაზონში.
გამოხატვის მეთოდის მაგალითი: 640HV30/20 ნიშნავს, რომ ვიკერსის სიმტკიცის მნიშვნელობა, რომელიც იზომება 30Hgf (294.2N) სატესტო ძალით 20 წამის განმავლობაში, არის 640N/მმ2 (MPa).
ვიკერსის სიმტკიცის მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია ძალიან თხელი მეტალის მასალებისა და ზედაპირული ფენების სიმტკიცის დასადგენად. მას აქვს ბრინელისა და როკველის მეთოდების ძირითადი უპირატესობები და გადალახავს მათ ძირითად ნაკლოვანებებს, თუმცა ის როკველის მეთოდად მარტივი არ არის. ვიკერსის მეთოდი იშვიათად გამოიყენება ფოლადის მილების სტანდარტებში.