سختی فولاد و نحوه ی اندازه گیری آن

<h2>سختی یا Hardness</h2> <p>سختی به معنای مقاومت یک ماده به تغییر شکل موضعی ست. عبارت سختی می تواند به تغییر شکل ناشی از برش، خمش، خراش یا تورفتگی اشاره داشته باشد. در فلزات، سرامیک و بیشتر پلیمرها تغییر شکل به تغییر شکل پلاستیک در نظر گرفته می شود. برای الاستومرها و برخی پلیمرهای دیگر، سختی به عنوان مقاومت به تغییر شکل الاستیک در سطح تعریف می شود. کمبود یک تعریف اساسی برای سختی نشان میدهد که این ویژگی جز ویژگی های پایه ی یک ماده نیست.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="dreamstime_m_40604680_rockwell-hardness-scale-test-indenter_1000px.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1646212887163.jpg" alt="test of steel hardness" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 1 - اندازه گیری سختی فولاد</p> <p>اندازه گیری سختی به طور وسیعی برای کمترل کیفیت مواد مورد استفاده قرار می گیرد چرا که عمل اندازه گیری سریع و غیر مخرب است.</p> <p>متدهای مختلفی برای اندازه گیری سختی یک ماده وجود دارد. به برخی از این متدها در زیر اشاره می شود.</p> <h2>تست سختی موس (Mohs)</h2> <p>یکی از قدیمی ترین راه ها برای اندازه گیری سختی به وسیله ی معدن شناس آلمانی فردریش موس در سال 1812 ابداع شد. تست سختی موس شامل مشاهده ی این است که آیا سطح یک ماده به وسیله یک ماده با سختی شناخته شده خراش بر میدارد یا خیر. برای اینکه از طریق این تست به این ویژگی کمی شود مواد معدنی از طریق شاخص موس رتبه بندی می شوند. برای این کار 10 ماده معدنی به صورت دلخواه مقداری سختی نسبت داده می شود. تست سختی موس اگرچه تا حد زیادی تشخیص مواد معدنی را سرعت می بخشد اما برای اندازه گیری دقیق سختی مواد صنعتی مانند فولاد و سرامیک مناسب نیست. برای مواد مهندسی ابزارهای مختلفی تهیه شده است که یه کمک آن ها می توان سختی را به طور دقیق اندازه گیری کرد. در بسیاری از این ابزارها نیرویی به سطح وارد می شود و عمق و سایز فرو رفتگی ایجاد شده اندازه گیری می شود. سختی می تواند از طریق شاخص های میکرو یا ماکرو اندازه گیری شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Mohs-hardness-scale.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1647244418034.jpg" alt="Mohs-hardness-scale" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - شاخص موس برای مواد مختلف</p> <h2>آزمون سختی برینل &nbsp;(Brinell)&nbsp;</h2> <p>قدیمی تست سختی که امروزه نیز برای مواد مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد آزمون سختی برینل است. دکتر جی. آر. برینل در سال 1900 در سوئد این روش را ابداع نمود. در تست برینل یک ماشین رو میزی یک بار مشخص به کره ای سخت شده با قطر معین وارد می کند. عدد سختی برینل، یا به طور ساده تر عدد برینل به تقسیم بار اعلام شده بر حسب کیلوگرم بر مساحت سطح فرو رفتگی بر حسب میلمتر مربع به دست می آید. تست برینل به طور معمول برای اندازه سختی فلزات فورجینگ و ریخته گری که ساختار دانه بندی درشتی دارند به کار برده می شود.</p> <p>محدوده ی وسیعی از مواد می توانند به سادگی با تغییر میزان بار ستس و سایز توپ آزمون به وسیله ی تست برینل مورد آزمون قرار بگیرند. در آمریکا، آزمون برینل به طور معمول برروی آهن و فولاد رخته گری شده با نیروی تست 3000 کیلوگرم و توپ به قطر 10 میلیمتر انجام می شود. نیروی 1500 کیلوگرمی برای آلومینیوم به کار برده می شود. مس و برنج نیز با اعمال بار 500 کیلوگرمی و کره های 10 و 5 میلیمتری مورد تست قرار می گیرند. در اروپا تست برینل با اعمال محدوده ی وسیع تری از بارها و قطر کره های تست انجام می شود. معمول است که تست هایی بر روی قعطات کوچک با قطر 1 میلیمتر و اعمال نیروی 1 کیلوگرم نیز انجام شود. این بارهای کوچک به عنوان آزمون های بچه برینل شناخته می شوند. گزارشی به صورت 60HB 10/1500/30 نشان می دهد که سختی برینل 60 در اثر انجام تست روی توپی به قطر 10 میلیمتر با اعمال نیروی 1500 کیلوگرم در طول 30 ثانیه به دست آمده است.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Brinell hardness test.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1647244873508.jpg" alt="Brinell hardness test" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - دستگاه تست سختی برینل</p> <h2>آزمون راکول (Rockwell)</h2> <p>آزمون سختی راکولاز یک ماشین با بار مشخص برای اندازه گیری عمق فرورفتگی ایجاد شده استفاده می شود. نفوذ کننده (Indenter) ممکن است یک گوی فولادی با قطرمشخص یا یک کره با نوک الماسی شکل با زاویه 120 درجه و شعال نوک 0.2 میلیمتر باشد که به آن بریل (Brale) گفته می شود. ابتدا نیروی 10 کیلوگرمی اعمال می شود که باعث یک نفوذ کوچک اولیه و نشست نفوذ کننده می شود و اثرات هر گونه نامنظمی سطح را برطرف کند.</p> <p>سپس مقدار نیرو برابر صفر شده و بار اصلی اعمال می شود. باحذف بار اصلی عمق در حالی که هنوز بار کمی مینور اعمال می شود اندازه می گردد. سختی ماده را می توان با انجام این آزمون به طور مستقیم خواند. نفوذ کننده و همچنین بار عمال شده معیار سختی را که به صورت A، B، C و ... مشخص می کند.</p> <p>برای مواد نرم مانند آلیاژهای مس، فولاد نرم و آلیاژهای آلومینیوم از یک توپ با قطر 1/16 اینچ استفاده می شود و نیروی 100 کیلوگرم نیز به کار می رود. در این شرایط میزان سختی براساس معیار B مشخص می گردد. برای مواد سخت تر مانند آهن ریخته گری شده و بسیاری از آلیاژهای فولاد از مخروط الماسی 120 درجه و نیروی 150 کیلوگرمی استفاده می شود و سختی با مقیاس C تعیین می گردد. البته علاوه بر B و&nbsp; C (که مقیاس های متداول نامیده می شوند) مقیاس های دیگری نیز در اندازه گیری راکول وجود دارد. مقدار سختی راکول با HR نمایش داده می شود و پس از آن حرف مقیاس ذکر می شود. به عنوان نمونه 50 HRB نشان دهنده سختی 50 در مقیاس B می باشد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="rockwell hardness testing machine.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1647245247323.jpg" alt="rockwell hardness testing machine" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - دستگاه سختی سنج تست راکول</p>