HV σε HR

Εισαγωγή στις δοκιμές σκληρότητας

Η δοκιμή σκληρότητας είναι μια κρίσιμη πτυχή της επιστήμης και της μηχανικής των υλικών που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αντίστασης ενός υλικού σε μόνιμη παραμόρφωση όπως η εσοχή, ξύσιμο, τομή, ή φορέστε.

Μεταξύ των πιο γνωστών μεθόδων δοκιμής σκληρότητας είναι η σκληρότητα Vickers (HV) Δοκιμή και η δοκιμή σκληρότητας Rockwell στην κλίμακα C (HRC).

Σκληρότητα Vickers (HV) Δοκιμή

Η δοκιμή σκληρότητας Vickers, αναπτύχθηκε στο 1921 από τον Ρόμπερτ Λ. Smith και George E. Sandland ενώ εργάζεται στην Vickers Ltd., Χρησιμοποιεί ένα τετράγωνο διαμάντιο πυραμίδα indenter με γωνία προσώπου 136 βαθμοί.

Αυτή η δοκιμή υπολογίζει τη σκληρότητα (HV) διαιρώντας τη δοκιμαστική δύναμη (σε χιλιόγραμμη δύναμη) από την επιφάνεια της προκύπτουσας εσοχής στο υλικό:

$$HV=\frac{\mathrm{\phi ά}}{\mathrm{{\rm E}{\rm N}{\rm A}}},$$

όπου

$\mathrm{\phi ά}$

είναι η δοκιμαστική δύναμη που εφαρμόζεται στο KGF (κιλό-δύναμη), και

$\mathrm{{\rm E}{\rm N}{\rm A}}$

είναι η επιφάνεια της εσοχής (σε mm²). Οι μετρήσεις συνήθως περιγράφονται ως HV ακολουθούμενη από τη χρήση δύναμης (π.χ., Το HV500 υποδεικνύει μια δοκιμαστική δύναμη του 500 Εφαρμόστηκε KGF).

Σκληρότητα Rockwell (HRC) Δοκιμή

Η δοκιμή σκληρότητας Rockwell αναπτύχθηκε από τον Stanley P. Rockwell και Hugh m. Rockwell στις αρχές του 20ού αιώνα. Μετρά το βάθος μιας εσοχής που δημιουργείται από ένα φορτίο που εφαρμόζεται σε ένα indenter. Η κλίμακα Rockwell C (HRC) Χρησιμοποιεί έναν κώνο διαμαντιού που είναι γνωστός ως "brale" indenter, που έχει γωνία 120 μοιρών και συνήθως χρησιμοποιεί ένα σημαντικό φορτίο 150 KGF. Η τιμή σκληρότητας Rockwell δίνεται από:

$$HR\mathrm{\nu \tau o}=100{\rm A}\; -\frac{h}{0.002},$$

όπου

$h$

είναι το βάθος της διείσδυσης (σε χιλιοστά) Μόλις αφαιρεθεί το μικρό φορτίο.

Μετατροπή Vickers (HV) στο Rockwell (HRC)

Οι τιμές σκληρότητας σε διαφορετικές κλίμακες δεν είναι άμεσα μετατρέψιμες μέσω μιας απλής εξίσωσης, επειδή κάθε μέθοδος δοκιμής εφαρμόζεται και μετράει διαφορετικά την αντίσταση στην εσοχή. Ωστόσο, Οι εμπειρικοί πίνακες μετατροπής και οι τύποι προσέγγισης έχουν αναπτυχθεί με βάση εκτεταμένα πειραματικά δεδομένα για τα περισσότερα κοινά μέταλλα.

Ένας τέτοιος κατά προσέγγιση τύπος μετατροπής από τη σκληρότητα του Vickers έως το Rockwell C Hardness είναι:

$$HR\mathrm{\nu \tau o}\approx 0.6965\times HV{\rm A}\; -14.15,$$

Ωστόσο, Υπάρχουν επίσης άλλες κατά προσέγγιση εξισώσεις μετατροπής όπως:

$$HV\approx \frac{HR\mathrm{\nu \tau o}+0.2\times HR\mathrm{\nu \tau o}+14.54}{0.1}.$$

Ωστόσο, Αυτοί οι τύποι θα πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή επειδή οι σχέσεις μπορεί να ποικίλουν σημαντικά με βάση τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά υλικού.

Πώς να ερμηνεύσετε ένα διάγραμμα μετατροπής σκληρότητας

Τυποποιημένα διαγράμματα μετατροπής, όπως αυτά που παρέχονται από την ASTM International στο ASTM E140, Προσφέρετε έναν πιο αξιόπιστο τρόπο μετατροπής μεταξύ HV και HRC.

Εδώ είναι ένα μέρος ενός τέτοιου πίνακα (Οι πραγματικές τιμές πρέπει να επαληθεύονται με ASTM E140):

Διαδικασία μετατροπής βήμα προς βήμα

1. Προσδιορίστε τη δεδομένη τιμή σκληρότητας Vickers (HV): Για παράδειγμα, τιμή HV του 600 σημαίνει ότι το υλικό έχει σκληρότητα vickers 600 KGF/MM2.
2. Χρησιμοποιήστε έναν τυπικό πίνακα μετατροπής ή μια κατά προσέγγιση φόρμουλα:
   • Σύμφωνα με τον προηγούμενο πίνακα μετατροπής, τιμή HV του 600 αντιστοιχεί σε περίπου τιμή HRC του 55.

Μια άλλη παραλλαγή για μια μετατροπή βήμα προς βήμα μπορεί να είναι τέτοια:

1. Χρησιμοποιώντας τον τύπο
   $HR\mathrm{\nu \tau o}\approx 0.6965\times HV{\rm A}\; -14.15$

   για

   $HV=600$

   :

$$HR\mathrm{\nu \tau o}\approx 0.6965\times 600{\rm A}\; -14.15,$$

$$HR\mathrm{\nu \tau o}\approx 417.9{\rm A}\; -14.15,$$

$$HR\mathrm{\nu \tau o}\approx 403.75.$$

Ωστόσο, Αυτό το αποτέλεσμα φαίνεται μακριά επειδή μια σκληρότητα Vickers του 600 πρέπει να είναι τιμή HRC κοντά 55 Σύμφωνα με το τραπέζι.

Ετσι, Ένας πιο αξιόπιστος πίνακας μετατροπής θα πρέπει πάντα να έχει προτεραιότητα σε μια κατά προσέγγιση φόρμουλα.

Μια άλλη φόρμουλα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί είναι:

$$HR\mathrm{\nu \tau o}\approx 0.0685\times HV{\rm A}\; -21.2.$$

Ετσι, Ένα πιο "ρεαλιστικό" μπορεί να βρεθεί σε επίσημους πίνακες όπως το ASTM E140 που παρέχει μια άμεση τιμή που βασίζεται σε εμπειρικά δεδομένα.

Σύναψη

Χρησιμοποιώντας ακριβείς μεθόδους για τη μετατροπή τιμών σκληρότητας από το Vickers (HV) στην κλίμακα Rockwell C (HRC) είναι απαραίτητο για τους μηχανικούς και τους υλικούς επιστήμονες.

Ο πιο αξιόπιστος τρόπος για να γίνει αυτή η μετατροπή είναι η χρήση ενός τυπικού πίνακα μετατροπής σκληρότητας, όπως αυτός που παρέχεται από το ASTM E140.

Είναι σημαντικό να έχετε κατά νου ότι αυτές οι τιμές είναι εμπειρικές και μπορεί να έχουν ένα περιθώριο σφάλματος με βάση τον τύπο υλικού και το εύρος σκληρότητας.