هر آنچه در مورد روش های سختی سنجی فلزات باید بدانید.

تست های سختی‌سنجی مواد، تست های غيرمخربی هستند كه استحکام مواد را با اندازه گیری مقاومت آنها در برابر نفوذ تعیین می کنند.

مجموعه ای از روش های تست سختی فلزات

تست سختی راکول و راکول سطحی بر روی قطعات ریخته گری، آهنگری و سایر محصولات و نمونه های فلزی نسبتاً بزرگ انجام می شود زیرا اين آزمایش ها یک فرورفتگی قابل مشاهده بزرگ ایجاد می کنند.

 تست سختی برینل را می توان تقریباً برای هر ماده فلزی به کار برد و رایج ترین روشی است که برای آزمایش قطعات ریخته‌گری و آهنگری که دانه‌بندي آنها برای انواع دیگر تست هاي سختی فلز بسیار درشت است، استفاده می شود.

تست میکروسختی توسط روش‌های تست سختی نوپ و ويكرز، نمونه‌های کوچک یا مناطق کوچک را در یک نمونه اندازه‌گیری می‌کند. آنها اغلب برای اندازه گیری سختی سطح یا پوشش روی قطعات کربن دار یا سخت شده و همچنین شرایط سطحی مانند سوختگی سنگ زنی یا کربن زدایی استفاده می شوند. (ویکرز در مقیاس ماکرو تا 50 کیلوگرم نیز موجود است.) در ادامه استادارد ASTM هر کدام از این تست ها معرفی می گردد.

انجام انواع تست سختی سنجی

روش ها / مشخصات تست سختی سنجی فلزات

• راکول – ASTM E18; NASM-1312-6
• راکول سطحی – ASTM E18; NASM-1312-6
• برینل – ASTM E10
• میکروسختی – ASTM E384; NASM-1312-6
• ویکرز – ASTM E384، ASTM E92

فرآیندهای سختی سنجی فلزات

سختی سنجي معمولاً با استفاده از دستگاه‌های تست مجهز به يك نفوذكننده انجام می‌شود که در مدت زمان معینی به مواد آزمایشی فشار داده می‌شود. شکل فرورفتگی بر اساس نوع تست سختی متفاوت است و شامل اشکال مخروطی، ساچمه‌اي و هرمی است. هر دستگاه همچنین از سیستم اعمال نیرو یا بار متفاوتی استفاده می کند و مقدار سختی فرورفتگی را بر حسب کیلوگرم-نیرو با توجه به مقیاس سختی فردی خود ثبت می کند.

تست سختی برینل

در طول تست سختی برینل، یک فرورفتگی توپ کاربید با نیروی دقیق کنترل شده برای مدت زمان مشخصی به نمونه فشار داده می شود. در صورت برداشتن، ماده دارای یک فرورفتگی گرد است که برای محاسبه سختی مواد طبق یک فرمول اندازه گیری می شود.

شکل1: شماتیک دستگاه تست سختی به روش برینل

تست سختی راكول

علاوه بر آزمایش سختی راکول، راکول سطحی نیز وجود دارد. برای هر آزمایش، یک نيروي اوليه پيش‌بار به یک مخروط الماس یا یک نفوذكننده ساچمه فولادی که روی سطح ماده آزمایش قرار دارد اعمال می شود تا موقعیت مرجع صفر ایجاد شود.

انتخاب نوع نفوذكننده به ویژگی های ماده مورد آزمایش بستگی دارد. تست سختی راکول مقادیر بزرگتري از بارهای اوليه و اصلي را نسبت به راکول سطحی اعمال می کند، با این حال هر دو تست سه گزینه بار اصلی مختلف را ارائه می دهند. بیش از 30 مقیاس مختلف ميان تست سختی راکول و راکول سطحی به دلیل تنوع انتخابها و ترکیب های مختلف آزمایش ها، نفوذكننده‌‌ها و بارهای اصلی استفاده می شود.

سختی سنجی راکول

شکل2: اجزای دستگاه سختی سنج راکول

تست سختی نوپ (knoop)

نوپ يك نوع تست ميكروسختي‌سنجي است كه بر روي قطعات بسيار كوچك و قسمتهايي از مواد كه با روشهاي ديگر قابل آزمايش نيستند انجام ميگيرد و طي آن بارهاي آزمایشی 1000 گرم یا کمتر به کار گرفته ميشود.

تست نوپ مانند برینل با اعمال نیروی کنترل شده برای مدت زمان مشخصی بر روی یک فرورفتگی لوزی شكل انجام می شود. اثر نيرو روي نمونه به صورت میکروسکوپی اندازه گیری می شود و به همراه بار آزمایشی برای محاسبه مقدار سختی در مقیاس نوپ استفاده می شود.

شکل3: دستگاه سختی سنج نوپ

تست سختي ويكرز

تست سختی ویکرز در هر دو مقیاس سختی میکرو و ماکرو با حداکثر بار آزمایشی 50 کیلوگرم قابل انجام است. این نوع تست سختی نیز با اعمال نیروی کنترل شده برای مدت زمان مشخصی بوسيله يك نفوذكننده که در اين تست یک هرم الماسي با قاعده مربع است انجام می شود. اندازه گیری مقدار اثر نفوذكننده و بار آزمایش در فرمول مناسب برای محاسبه مقدار سختی ویکرز استفاده می شود. این روش نیز مانند برینل و نوپ دارای یک مقیاس است که تمام محدوده سختی آن را پوشش می دهد.

شکل4: دستگاه سختی سنج ویکرز