ویژه های مهامکس

مقایسه‌ی روش های سختی سنجی

تاریح انتشار:۱۸ اردیبهشت ۱۴۰۰
تعداد بازدید:
دسته بندی: مقالات مفید

سختی سنجی یکی از آنالیزهای پر کاربرد در حوزه آنالیزهای مکانیکی است. به طور کلی، به مقاومت اجسام در برابر تغییر شکل پلاستیک موضعی، سختی می گویند. سختی، میزان مقاومت سطح ماده در برابر تغییر شکل دائم یا پلاستیک است. معمولا برای سنجش میزان سختی ماده، جسم نوک تیزی به سطح فشار وارد می کند و اثر آن روی سطح بررسی می شود بنابراین سختی را می‌توان به عنوان میزان مقاومت ماده در برابر نیروی فشاری تعریف کرد. طبیعتا هر چه سختی ماده بیشتر باشد، آن ماده دیرتر خراشیده می شود. الماس از سخت ترین مواد شناخته شده در طبیعت می باشد.
تست سختی سنجی

سختی سنجی یا آنالیز سختی، یکی از معروف ترین آزمون های مکانیکی است که قدمت آن به حدود۲۵۰ سال گذشته برمی گردد. استفاده از این آزمون بیشتر برای فلزات می باشد. سابقه تاریخی اولین آزمون سختی سنجی به سال ۱۷۷۲ برمی گردد. در آن زمان برای انجام آزمون سختی، لبه دو نمونه فلزی به شکل منشور روی هم فشار داده می شد و هر ماده ای که روی دیگری خراش می‌انداخت، سخت تر شناخته می شد. امروزه مبنای سختی سنجی، بر پایه‌ اندازه گیری مقاومت جسم در برابر فرورفتگی اندازه گیری می‌شود. روش محاسبه نیز بررسی اثر فرورفتگی در جسم مورد نظر می باشد. در شکل ۱ نمونه ای از انجام آنالیز سختی سنجی نشان داده شده است.

روش های سختی سنجی

شکل ۱ : انجام آزمون سختی روی یک نمونه ماشین کاری شده

روش های مختلفی جهت اندازه گیری سختی فلزات به ویژه پس از عملیات حرارتی و سخت کاری وجود دارد که در ادامه به بررسی روش های مختلف سختی سنجی پرداخته می شود:

  • سختی سنجی مینرالوژی (موس) : روش مینرالوژی اولین روش محاسبه سختی است که در بالا هم به آن اشاره شده است که بعدها به روش سختی سنجی ماینرالوژی (کانی شناسی) تکامل یافت. در این روش سنگ های معدنی و سایر مواد بر اساس قدرت خراش بر مواد دیگر طبقه بندی می شوند و در جدولی بنام موس (MOHS) قرار می گیرند. بر اساس این جدول، اجسامی که سختی بیشتری دارند، قابلیت ایجاد خراش بر روی اجسام نرم تر را دارند. این روش، یک آزمون ساده برای سنجش سختی محسوب می شود اما معمولا برای فلزات مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
  • سختی سنجی شُور (SHORE) : سختی سنجی شور نیز از روش های قدیمی اندازه گیری سختی است که بیشتر جهت سختی سنجی صفحات نازک مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش یک منشور از جنس الماس از ارتفاع مشخصی رها می شود و پس از برخورد با صفحه مورد بررسی، مجدداً به طرف بالا باز می گردد. میزان ارتفاع بازگشت مبنای محاسبه سختی به روش شور می باشد. هر چه قدر ارتفاع بازگشت هرم یا منشور الماس پس از برخورد با صفحه، بیشتر باشد، جسم سخت‌تر است زیرا انرژی کمتری صرف تغییر شکل نرم جسم می‌شود.
  • سختی سنجی برینل (HB) : روش برنیل جز روش های ایستایی محسوب می شود. در این روش ساچمه هایی از جنس فولاد به سطح مقطعی از نمونه فشار وارد می کند. میزان این فشار توسط دستگاه قابل تنظیم است. قطر ساچمه مورد نظر معمولا ۱۰ میلی متر و از جنس فولاد سخت می باشد. این روش برای مواد بسیار سخت مورد استفاده قرار نمی‌گیرد زیرا ساچمه ایی که به سطح مقطع مواد فشرده می‌شود باعث ایجاد تغییر شکل می‌شود و ساچمه می شکند و یا تغییر شکل پیدا می کند. همچنین این روش برای مواد بسیار نازک نیز استفاده نمی‌شود.
  • سختی سنجی ویکرز (HV) : در این روش نیز مانند روش برینل، الماسی هرمی شکل با سطح مقطع مربع به سطح مقطع نمونه، فشار وارد می کند. مدت زمان اعمال نیرو معمولا بین ۱۰ تا ۱۵ ثانیه است. پس از اعمال نیرو، نمونه زیر میکروسکوپ قرار می‌گیرد و حفره ایجاد شده بررسی می‌شود. عمق حفره ایجاد شده می بایست نزدیک به ۰.۵ میلی متر و ضخامت نمونه بزرگتر از ۱.۵ برابر عمق سوراخ ایجاد شده باشد. برای این منظور باید نیروی اعمالی به وسیله الماس توسط دستگاه تنظیم شود. با استفاده از این روش می‌توان سختی فلزات نرم و سخت را اندازه گیری کرد و روش رایج تری نسبت به بقیه روش ها نیز می باشد. عیب این روش نسبت به روش های دیگر، آماده سازی نمونه آزمایش می باشد که زمان بر می باشد.

انتخاب یکی از روش های ذکر شده بستگی به عوامل مختلفی مانند دقت نتایج، نوع نمونه (فلز یا غیر فلز، نرم یا سخت)، قابلیت آماده سازی نمونه و امکانات مورد نظر دارد.