آزمون سختی

تئوری

سختی عبارت است از مقاومت مواد در برابر سایش و نفوذ یک جسم نافذ که این جسم می تواند بر اساس آزمایشات مختلف ساچمه فولادی یا الماس منشوری شکل باشد.

آزمایش سختی یکی از آزمایش های مقایسه ای است و پیشرفت آن عمدتا بخاطر وجود نیاز به روش های مناسب جهت اندازه گیری مقاومت مواد در برابر خراش، سایش و فرو رفتگی بوده است. همچنین اغلب از این آزمایش به عنوان سریعترین روش برای تعیین مقاومت نهایی تقریبی مواد نیز استفاده می شود، با این مزیت که در این آزمایش نمونه خراب نشده و فقط یک فرورفتگی جزئی بر روی سطح نمونه باقی خواهد ماند.

از جمله اولین روش های اندازه گیری سختی توسط دانشمند متالورژیست آلمانی به نام موهز برای اندازه گیری سختی کانیها و مواد معدنی استفاده شد به گونه ای که ایشان عدد سختی 10 را به الماس نسبت دادند و بقیه مواد بر اساس مقاومتی که در مقابل سایش الماس از خود نشان می دادند یک عدد سختی به آنها تعلق می گرفت. این مقدار برای فلزات و مواد سخت نزدیک 7 و مواد نرم برابر بین 4 تا 5 بود. امروزه این روش در اندازه گیری سختی مواد استفاده نمی شود بلکه روش های مرسوم در صنعت سه نوع آزمایش زیر به کار می رود که عبارتند از:

آزمایش برینل، آزمایش راکول و آزمایش ویکرز

 

سختی سنجی به روش برینل

این روش سختی سنجی که بر اساس مقاومت یک ماده در مقابل نفوذ مقدار سختی آن ماده را اندازه می گیرد، در سال 1900 میلادی توسط برینل ارائه شد.

در این آزمایش ساچمه به قطر استاندارد 10 میلیمتر از فولاد سخت شده ای تحت بارهای استاندارد 3000KG و 1500KG  و 500KG برای مواد مختلف به سطح مورد نظر فشرده می شود پس از برداشتن بار از روی ساچمه قطر فرو رفتگی با استفاده از میکروسکوپ و یک خط کش دقیق اندازه گیری می شود.

 

سختی سنجی به روش ویکرز:

در این آزمایش در انتهای سمبه نفوذ کننده الماس هرمی قرار دارد. قاعده این الماس مربع بوده و زاویه دو سطح مقابل هرم 136 درجه است.  این زاویه به این

این دلیل 136 دزجه انتخاب شده است که نتایج این آزمایش تقریبا برابر با نتایج آزمایش برینل باشد.

آزمایش سختی معمولا با دستگاه های مخصوصی که مجهز به سیستم کنترل زمان و شدت بارگذاری هستند انجام میگرد. همچنین دستگاه های اندازه گیر سختی ویکرز مجهز به میکروسکوپ بوده که برای اندازه گیری اقطار حفره ایجاد شده در نمونه بکار می رود.

آزمایش ویکرز معمولا بیشتر در کار های تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد، برای اینکه این آزمایش مقیاس سختی پیوسته برای یک بار مشخصی از فلزات نرم یا سخت می دهد بدین معنی که سطح تصویر شده روی نمونه در اثر نفوذ الماس هرمی شکل مستقل از بار وارده است، در حالیکه در آزمایش برینل و راکول لازم است بار روی سمبه نفوذ کننده برای نمونه های مختلف تغییر کرده و یا عوض می شود.

ولی به هر حال آزمایش ویکرز برای کارهای معمولی مناسب نیست چون اولا لازم است که سطح نمونه بسیار دقیق صیقل داده شود، ثانیا اندازه گیری اقطار حفره ای ایجاد شده سبب کندی کار در تعیین عدد سختی می شود.

از آزمایش ویکرز هم برای فلزات نرم و هم فلزات سخت می توان استفاده کرد، مزیت دیگر روش ویکرز این است که چون اثر بوجود آمده در این آزمایش کوچک است، بنابراین می توان برای تعیین سختی ورقه های نازک هم استفاده کرد.

سختی سنجی به روش راکول:

در آزمایش سختی راکول عمق فرورفتگی در سطح نمونه تحت بار استاندارد به عنوان عدد سختی اندازه گیری می شود. در این روش آزمایش بر اساس جنس قطعه کار از سه معیار سختی سنجی ای و بی وسی استفاده می شود.

تفاوت این سه معیار در سمبه نفوذگر و بار اعمالی روی سمبه است.

در آزمایش راکول در ابتدا بار اولیه برای نشاندن نمونه بر آن وارد می شود. سپس بعد از تنظیم عقربه شاخص روی درجه مبنا، بار اضافی مطابق استاندارد علاوه بر بار اولیه در یک زمان مشخص بر نمونه وارد می شود. پس از حذف بار ، عمق فرو رفتگی توسط خود دستگاه به عنوان عدد سختی راکول اندازه گرفته می شود.

منبع: asqc.ir