Agar suku cadang dan mekanisme berfungsi untuk waktu yang lama dan andal, bahan dari mana mereka dibuat harus memenuhi kondisi kerja yang diperlukan. Itulah mengapa penting untuk mengontrol nilai yang diizinkan dari parameter mekanis utama mereka. Sifat mekanik meliputi kekerasan, kekuatan, kekuatan impak, keuletan. Kekerasan logam adalah karakteristik struktural utama.
Konsep
Kekerasan logam dan paduan adalah sifat bahan untuk menciptakan ketahanan ketika benda lain menembus lapisan permukaannya, yang tidak berubah bentuk dan tidak runtuh di bawah beban yang menyertainya (indentor). Ditetapkan dengan tujuan:
- memperoleh informasi tentang fitur desain yang dapat diterima dan kemungkinan pengoperasian;
- analisis keadaan di bawah pengaruh waktu;
- memantau hasil perlakuan panas.
Kekuatan dan ketahanan permukaan terhadap penuaan sebagian bergantung pada indikator ini. Jelajahi seperti aslinyabahan dan bagian jadi.
Opsi penelitian
Indikator adalah nilai yang disebut angka kekerasan. Ada berbagai metode untuk mengukur kekerasan logam. Penelitian yang paling akurat adalah dengan menggunakan berbagai jenis perhitungan, indentor, dan penguji kekerasan yang sesuai:
- Brinell: inti dari peralatan ini adalah menekan bola ke dalam logam atau paduan yang sedang dipelajari, menghitung diameter jejak dan kemudian menghitung parameter mekanis secara matematis.
- Rockwell: Bola atau kerucut berlian digunakan. Nilai ditampilkan pada skala atau dihitung.
- Vickers: Pengukuran kekerasan logam yang paling akurat menggunakan ujung piramidal berlian.
Ada rumus dan tabel khusus untuk menentukan korespondensi parametrik antara indikator metode pengukuran yang berbeda untuk bahan yang sama.
Faktor yang menentukan pilihan pengukuran
Dalam kondisi laboratorium, dengan berbagai peralatan yang diperlukan, pilihan metode penelitian dilakukan tergantung pada karakteristik tertentu dari benda kerja.
- Nilai indikasi parameter mekanis. Untuk baja struktural dan material dengan kekerasan rendah hingga 450-650 HB, digunakan metode Brinell; untuk perkakas, baja paduan dan paduan lainnya - Rockwell; untuk paduan keras - Vickers.
- Dimensi sampel uji. Terutama bagian kecil dan halus diperiksa denganmenggunakan alat uji kekerasan Vickers.
- Ketebalan logam pada titik pengukuran, khususnya lapisan karburasi atau nitridasi.
Semua persyaratan dan kepatuhan didokumentasikan oleh GOST.
Fitur teknik Brinell
Pengujian kekerasan logam dan paduan menggunakan alat uji kekerasan Brinell dilakukan dengan fitur berikut:
- Indentor - bola yang terbuat dari baja paduan atau paduan tungsten karbida dengan diameter 1, 2, 2, 5, 5 atau 10 mm (GOST 3722-81).
- Durasi lekukan statis: untuk besi tuang dan baja - 10-15 detik, untuk paduan non-ferrous - 30, durasi 60 detik juga dimungkinkan, dan dalam beberapa kasus - 120 dan 180 detik.
- Nilai batas parameter mekanis: 450 HB bila diukur dengan bola baja; 650 HB saat menggunakan karbida.
- Kemungkinan beban. Dengan menggunakan bobot yang disertakan dalam kit, gaya deformasi aktual pada benda uji dikoreksi. Nilai minimum yang diizinkan: 153, 2, 187, 5, 250 N; maksimum - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).
Menggunakan rumus, tergantung pada diameter bola yang dipilih dan bahan yang diuji, gaya lekukan yang diizinkan dapat dihitung.
| Tipe paduan | Perhitungan beban matematis |
| Paduan baja, nikel, dan titanium | 30D2 |
| Besi cor | 10D2, 30D2 |
| Tembaga dan paduan tembaga | 5D2, 10D2, 30D2 |
| Logam dan paduan ringan | 2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2 |
| Timbal, timah | 1D2 |
Contoh notasi:
400HB10/1500/20, di mana 400HB adalah kekerasan Brinell dari logam; 10 – diameter bola, 10 mm; 1500 - beban statis, 1500 kgf; 20 - periode lekukan, 20 s.
Untuk menentukan bilangan eksak, adalah rasional untuk menguji sampel yang sama di beberapa tempat, dan menentukan hasil keseluruhan dengan mencari rata-rata yang diperoleh.
Uji kekerasan Brinell
Proses penelitian berlangsung dalam urutan berikut:
- Memeriksa bagian untuk memenuhi persyaratan (GOST 9012-59, GOST 2789).
- Memeriksa kesehatan perangkat.
- Memilih bola yang dibutuhkan, menentukan kekuatan yang mungkin, mengatur bobot untuk pembentukannya, periode indentasi.
- Memulai penguji kekerasan dan deformasi sampel.
- Mengukur diameter ceruk.
- Perhitungan empiris.
НВ=F/A, di mana F adalah beban, kgf atau N; A – area jejak, mm2.
НВ=(0, 102F)/(πDh), di mana D – diameter bola, mm; h – kedalaman jejak, mm.
Kekerasan logam yang diukur dengan metode ini memiliki hubungan empiris denganperhitungan parameter kekuatan. Metode ini akurat, terutama untuk paduan lunak. Ini adalah dasar dalam sistem untuk menentukan nilai sifat mekanik ini.
Fitur teknik Rockwell
Metode pengukuran ini ditemukan pada tahun 20-an abad XX, lebih otomatis daripada yang sebelumnya. Digunakan untuk bahan yang lebih keras. Karakteristik utamanya (GOST 9013-59; GOST 23677-79):
- Adanya beban utama 10 kgf.
- Holding period: 10-60 detik.
- Nilai batas dari indikator yang mungkin: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
- Nomor divisualisasikan pada dial tester kekerasan, itu juga dapat dihitung secara aritmatika.
- Skala dan indentor. Ada 11 skala yang berbeda, tergantung pada jenis indentor dan beban statis maksimum yang diizinkan. Paling sering digunakan: A, B dan C.
A: Ujung kerucut berlian, sudut titik 120˚, gaya statis total 60kgf, HRA; produk tipis diselidiki, terutama produk yang digulung.
C: juga kerucut berlian HRC 150kgf, cocok untuk bahan keras dan mengeras.
B: Bola 1,588 mm yang terbuat dari baja yang dikeraskan atau karbida tungsten keras, beban 100 kgf, HRB, digunakan untuk mengevaluasi kekerasan produk anil.
Ujung berbentuk bola (1,588 mm) berlaku untuk tangga nada Rockwell B, F, G. Ada juga tangga nada E, H, K, di mana bola dengan diameter 3,175 mm (GOST 9013-59) digunakan.
Jumlah sampel,dibuat dengan alat uji kekerasan Rockwell di satu area dibatasi oleh ukuran bagian. Tes kedua diperbolehkan pada jarak 3-4 diameter dari tempat deformasi sebelumnya. Ketebalan produk yang diuji juga diatur. Seharusnya tidak kurang dari 10 kali kedalaman penetrasi ujung.
Contoh notasi:
50HRC - Kekerasan Rockwell dari logam, diukur dengan ujung berlian, jumlahnya adalah 50.
Rencana Studi Rockwell
Pengukuran kekerasan logam lebih sederhana daripada metode Brinell.
- Memperkirakan dimensi dan karakteristik permukaan suatu bagian.
- Memeriksa kesehatan perangkat.
- Tentukan jenis tip dan kapasitas beban.
- Mengatur pola.
- Penerapan gaya primer pada material, nilai 10 kgf.
- Melakukan upaya penuh dan tepat.
- Membaca nomor yang diterima pada skala dial.
Perhitungan matematis juga memungkinkan untuk menentukan parameter mekanis secara akurat.
Saat menggunakan kerucut berlian dengan beban 60 atau 150 kgf:
HR=100-((H-h)/0, 002;
saat menguji dengan bola dengan gaya 100 kgf:
HR=130-((H-h)/0, 002, di mana h adalah kedalaman penetrasi indentor pada gaya primer 10 kgf; H adalah kedalaman penetrasi indentor pada beban penuh; 0, 002 adalah koefisien yang mengatur besarnya pergerakan ujung ketika angka kekerasan berubah 1 satuan.
Metode Rockwell sederhana tetapi tidak cukup akurat. Pada saat yang sama, ia dapat mengukur sifat mekanik logam keras dan paduannya.
Karakteristik teknik Vickers
Menentukan kekerasan logam menggunakan metode ini adalah yang paling sederhana dan akurat. Pekerjaan hardness tester didasarkan pada lekukan ujung piramida berlian ke dalam sampel.
Fitur Utama:
- Indentor: 136° puncak piramida berlian.
- Beban maksimum yang diizinkan: untuk besi cor dan baja paduan - 5-100 kgf; untuk paduan tembaga - 2,5-50 kgf; untuk aluminium dan paduan berdasarkan itu - 1-100 kgf.
- Periode menahan beban statis: 10 hingga 15 detik.
- Bahan yang diuji: baja dan logam non-ferrous dengan kekerasan lebih dari 450-500 HB, termasuk produk setelah perlakuan panas kimia.
Contoh notasi:
700HV20/15, di mana 700HV adalah angka kekerasan Vickers; 20 - beban, 20 kgf; 15 - periode usaha statis, 15 s.
urutan belajar Vickers
Prosedurnya sangat sederhana.
- Periksa sampel dan instrumentasi. Perhatian khusus diberikan pada permukaan bagian.
- Memilih upaya yang diperbolehkan.
- Memasang bahan uji.
- Memulai alat uji kekerasan.
- Baca hasilnya pada dial.
Perhitungan matematis dengan metode ini adalah sebagai berikut:
HV=1, 8544(F/d2), di mana F adalah beban,kgf; d adalah nilai rata-rata panjang diagonal jejak, mm.
Hal ini memungkinkan Anda untuk mengukur kekerasan logam, bagian tipis dan kecil, sambil memberikan akurasi yang tinggi dari hasil.
Metode transisi antar skala
Setelah menentukan diameter cetakan menggunakan peralatan khusus, Anda dapat menggunakan tabel untuk menentukan kekerasannya. Tabel kekerasan logam adalah asisten yang terbukti dalam perhitungan parameter mekanis ini. Jadi, jika nilai Brinell diketahui, nomor Vickers atau Rockwell yang sesuai dapat dengan mudah ditentukan.
Contoh beberapa nilai yang cocok:
| Diameter cetak, mm | Metode penelitian | ||||
| Brinell | Rockwell | Vickers | |||
| A | C | B | |||
| 3, 90 | 241 | 62, 8 | 24, 0 | 99, 8 | 242 |
| 4, 09 | 218 | 60, 8 | 20, 3 | 96, 7 | 218 |
| 4, 20 | 206 | 59, 6 | 17, 9 | 94, 6 | 206 |
| 4, 99 | 143 | 49, 8 | - | 77, 6 | 143 |
Tabel kekerasan logam disusun berdasarkan data eksperimen dan memiliki akurasi tinggi. Ada juga ketergantungan grafis dari kekerasan Brinell pada kandungan karbon dalam paduan besi-karbon. Jadi, sesuai dengan ketergantungan tersebut, untuk baja dengan jumlah karbon dalam komposisi sama dengan 0,2% adalah 130 HB.
Persyaratan Sampel
Sesuai dengan persyaratan GOST, bagian yang diuji harus memenuhi karakteristik berikut:
- Benda kerja harus rata, terletak kokoh di atas meja hardness tester, ujung-ujungnya harus halus atau diproses dengan hati-hati.
- Permukaan harus memiliki kekasaran minimal. Harus diampelas dan dibersihkan, termasuk dengan bantuan senyawa kimia. Pada saat yang sama, selama proses pemesinan, penting untuk mencegah pembentukan pengerasan kerja dan peningkatan suhu lapisan yang dirawat.
- Bagian harus sesuai dengan metode yang dipilih untuk menentukan kekerasan berdasarkan sifat parametrik.
Pemenuhan persyaratan utama merupakan prasyarat untuk pengukuran yang akurat.
Kekerasan logam adalah sifat mekanik dasar penting yang menentukan beberapa fitur mekanis dan teknologi lainnya, hasil proses pemrosesan sebelumnya, pengaruh faktor waktu, dan kemungkinan kondisi operasi. Pilihan metodologi penelitian tergantung pada perkiraan karakteristik sampel,parameter dan komposisi kimia.
