آزمایش فولاد _ سختی سنجی
zip 16 f 2017
آزمایش فولاد _ سختی سنجی
آزمایش فولاد _ سختی سنجی
سختی و سختی سنج چیست؟
سختی (به انگلیسی: Hardness) یکی از معیارهای مقاومت مواد جامد در برابر تغییر شکل پلاستیک است. معیارها و آزمون‌های مختلفی برای سختی مواد وجود دارد اما تمام آنها از مقاومت ماده در برابر یک فرورونده یا خراشنده با اعمال نیروی مشخص بر ابزاری با شعاع یا قطر مشخص سختی ماده را ارزیابی می‌کنند.
تاریخچه آزمایش سختی:
شواهد نشان می‌دهد سختی سنجی اولیه در سال 1772 شروع شد. در آن زمان ریومر (Reaumur ) فشردن لبه‌های شمش منشوری نسبت به هم را پیشنهاد کرد.
روشهای ابتدایی ارزیابی سختی فلزات:
(a) تعیین سختی مقایسه‌ای با روش ریومر: در این روش لبه دو نمونه فلزی منشوری شکل نسبت به هم فشرده میشود.
(b) روش سختی فوپل: در این روش دو نمونه نیمه استوانه‌ای شکل فلزی نسبت به هم فشرده شده و اندازه سطح تماس پهن شده تعیین می‌گردد، این تکنیک برای سختی سنجی گرم نیز به‌کار رفته است. در این روش نیروی اعمال شده بر هر دو شمش مساوی بوده و به این ترتیب میشود سختی دو قطعه فلزی را مستقیماً با همدیگر مقایسه کرد. در سال1897 فوپل (Foeppl) بجای شمشهای منشوری از دو نیم استوانه استفاده کرد. وی نسبت سطح پهن شده به نیروی وارده را معیار سختی معرفی نمود.
معیارهای سختی
سختی ویکرز
سختی برینل
سختی راکول
سختی ویکرز (به انگلیسی: Vickers hardness) یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فروروندهٔ هرمی شکل از جنس الماس سختی آنها را تعیین می‌کند. سختی‌سنجی به این روش اولین بار در سال ۱۹۲۲ توسط اسمیت و ساندلند در ویکرز لیمیتد به عنوان جایگزینی برای سختی برینل توسعه یافت.
فروروندهٔ بکار رفته در این روش، الماس هرمی با قاعدهٔ مربع شکل است که سطوح مقابل آن با زاویه ۱۳۶ درجه به یکدیگر می‌رسند. مقدار سختی ماده پس از آزمایش توسط رابطهٔ زیر بدست می‌آید: واحد سختی ویکرز کیلوگرم نیرو بر میلی‌متر مربع است و مقادیر حاصل بصورت xxxHVyy گزارش می‌شوند که xxx میزان سختی و yy نیروی اعمال شده بر فرورونده است.
سختی برینل (به انگلیسی: Brinell hardness) یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فروروندهٔ کروی شکل از جنس فولاد یا کاربید تنگستن سختی آنها را تعیین می‌کند. این روش در سال ۱۹۰۰ توسط مهندس سوئدی یوهان آگوست برینل پیشنهاد شد. سختی مواد در این روش بصورت زیر محاسبه میشود: که در آن P میزان نیروی اعمالی به فرورونده (kgF)، D قطر فرورونده (mm) و d قطر فرورفته در نمونه (mm) است.
استانداردها
روش استاندارد این سختی‌سنجی در استانداردهای EN ISO 6506-1، EN ISO 6506-2، EN ISO 6506-3 و ASTM E10 آمده است.
آزمایش فولاد _ سختی سنجی
هدف : بررسی روشهای مختلف سختی سنجی فلزات و انتخاب روش مناسب تعيين سختی برای فلزات و آلياژ های مختلف آزمايش
وسايل كار : دستگاه سختی سنجی و يكروز و راكول، نمونه‌های آزمايش سختی سنجی و يكروز از جنس فولاد ساختمانی، مس، آلومينيم و برنج زرد به شكل تسمه های بريده شده.
روش كار :
- ابتدا با سنباده سطح قطعات آزمايش را صاف كنيد.
- سختی نمونه‌های مختلف را به روش ويكروز با انتخاب نيروی مناسب اندازه گيری كنيد. برای اين كار از جدول مربوط به دستگاه يا معادله مربوط به روش سختی سنجی ويكروز استفاده كنيد. هر عدد سختی كه گزارش می‌كنيد ميانگين 3 تا 4 عدد سختی باشد.
3. با انتخاب فرو رونده و نيروی مورد نياز برای روش سختی سنجی راكول B، سختی نمونه ها را اندازه‌گيری کنيد.
خواسته‌های آزمايش سختی‌سنجي
1. اعداد سختی را برای تمام نمونه‌های آزمايش شده در جدولی قرار دهيد.
2. با استفاده از جداول و يا روابط تجربی موجود، اعداد سختی ويكرز را به برينل تبديل نماييد. سپس اعداد سختی برينل را به سختی راكولB تبديل و نتيجه را با نتايج به دست آمده از سختی‌سنجی با روش راكولB مقايسه كنيد.
3. اعداد سختی سنجی راكولC را به ويكرز تبديل نموده با نتايج به دست آمده در آزمايشگاه مقايسه كنيد.
4. با استفاده از جداول و روابط مناسب، استحكام كششی نمونه‌ها را حدس بزنيد.
5. نتايج سختی‌سنجی روی يك سطح مدور را طبق روابط موجود به سختی معادل برای سطح تخت تبديل نموده با اعداد به دست آمده در آزمايشگاه مقايسه نماييد.
مزایا و معایب روشهای مختلف سختی سنجی:
انتخاب یک روش سختی سنجی بستگی به سهولت آن و دقت مورد نظر دارد .مثلا در روش برینل چون سطح اثر بزرگ است، فقط نمونه های ضخیم با این روش آزمایش می شوند. البته بزرگی سطح اثر وقتی مزیت محسوب میشود که ماده همگن نباشد . سطح نمونه ی آزمون در روش برینل نباید لزوما به صافی سطح مورد نیاز در سختی سنجی با دندانه های کوچکترباشد، همچنین خواندن سختی از صفحه ی مدرج ساده تر از میکروسکوپ برای اندازه گیری قطر سطح اثر است. به علت تغییر شکل ساچمه ی فولادی روش برینل برای سختی های بالای 500HB دقیق نیست اما گستره ی کاری آن را میتوان با استفاده از ساچمه تنگستن کاربیدی تا 650HB افزایش داد.
روش راکول سریع وساده است. به علت کوچکتر بودن نیرو و دندانه نسبت به روش برینل با این روش میتوان نمونه های نازکتر را سختی سنجی کرد، همچنین مواد سخت به خوبی مواد نرم قابل آزمایشاند.
سنجشگر ویکرز،حساسترین دستگاه سختی سنجی است. این روش یک مقیاس پیوسته برای تمام مواد دارد و عدد سختی آن مستقل از نیروست. به علت امکان به کارگیری نیروهای کم در این روش میتوان نمونه هایی خیلی نازکتر از نمونه های مورد آزمایش با دیگر روشها را سختی سنجی کرد. همچنین سطح اثر مربع ساده ترین شکل برای اندازه گیری دقیق است.
اساسا میکروسختی سنج کاربرد آزمایشگاهی دارد. کاربرد نیروهای خیلی کم، سختی سنجی قطعات کوچک و نازک و فازهای ریز ساختار را ممکن می کند.
دیدگاه ها