انواع مختلفی از آزمایش‌ها برای اندازه‌گیری خواص فیزیکی فلزات ایجاد شده‌اند. تست کشش، استحکام را اندازه‌گیری می‌کند، تست ضربه چقرمگی را اندازه‌گیری می‌کند و تست خمش شکل‌پذیری را اندازه‌گیری می‌کند. اما سختی یک آلیاژ فلزی چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟ این مقاله به دو مورد از رایج‌ترین انواع تست سختی می‌پردازد: تست سختی برینل و تست سختی راکول.
با فولاد سازان راه ابریشم (فولادینو) تا انتهای مقاله همراه باشید.
فهرست این مطلب
سختی فلز چیست؟
سختی را می‌توان به عنوان توانایی یک فلز یا آلیاژ فلزی برای مقاومت در برابر تغییر شکل، در هنگام اعمال فشار موضعی به یک نقطه خاص تعریف کرد. همچنین عموما سختی، به عنوان مقاومت فلز در برابر فرورفتگی، خراش یا سایش نیز تعریف می‌شود.
سختی یک ویژگی مهم است زیرا میزان سختی فلز به طور مستقیم با توانایی آن در مقاومت در برابر سایش مرتبط است. میزان سختی بسته به عناصر آلیاژی، عملیات حرارتی و سایر روش‌های سخت‌کاری مورد استفاده در یک نوع فلز می‌تواند متفاوت باشد. به دلیل متفاوت بودن میزان سختی در بین فلزات و حتی در یک خانواده از فلزات، روش‌هایی برای ارزیابی سختی مانند تست سختی برینل و تست سختی راکول به منظور ایجاد درک مشترکی از سطوح سختی ابداع شدند که در ادامه با آنها آشنا می‌شویم.
سختی برینل چیست؟
سختی برینل معیاری است که یک مقدار عددی برای سطح سختی مواد مشخص می‌کند. به طور کلی برای انجام آزمایش، یک دندانه برینل معین با یک فشار از پیش تعیین شده برای مدت زمان از پیش تعیین شده، بر روی فلز فشرده می‌شود. همه این ملاحظات برای کاهش خطر تغییر روش آزمایش بر نتایج مشخص شده است. به طور معمول، دندانه برینل استفاده شده یک توپ 10 میلی‌متری از جنس فولاد سخت شده است و نیروی اعمال شده از طرف آن برای فولادها و سایر مواد مشابه 3000 کیلوگرم است.
برای مواد نرم‌تر یا سخت‌تر، آزمایش کمی تغییر می‌کند. دندانه برینل پس از اعمال نیرو بر روی فلز برداشته می‌شود و عرض فرورفتگی حاصل با استفاده از میکروسکوپ اندازه‌گیری می‌شود. سپس فرورفتگی اندازه‌گیری شده را می‌توان با استفاده از مقیاس سختی برینل به مقدار عددی سختی برینل تبدیل کرد.
سختی راکول چیست؟
مشابه سختی برینل، سختی راکول نیز برای درک میزان سختی مواد و تبدیل آن به یک مقدار عددی استفاده می‌شود. این کار با استفاده از تست سختی راکول و مقیاس سختی راکول انجام می‌شود.
مانند تست‌های سختی برینل، در تست سختی راکول یک دندانه با اندازه مشخص و با نیروی مشخص برای مدت زمان از پیش تعیین‌شده، به جسم نیرو اعمال می‌کند. پس از اندازه‌گیری فرورفتگی با استفاده از مقیاس سختی راکول به مقدار عددی سختی راکول تبدیل می‌شود.
تفاوت بین تست راکول و تست برینل چیست؟
در حالی که این دو آزمون شباهت‌هایی دارند، چندین تفاوت مهم بین آنها وجود دارد که در زیر ذکر شده است:
- تست سختی برینل از یک توپ فولادی سخت‌شده 10 میلی‌متری به عنوان عامل فشار استفاده می‌کند، در حالی که تست راکول بسته به ماده مورد آزمایش از یک توپ فولادی بسیار کوچکتر (<4 میلی‌متر) یا یک مخروط الماسی استفاده می‌کند.
- تست سختی راکول عمق فرورفتگی را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که تست برینل عرض فرورفتگی را اندازه‌گیری می‌کند. همچنین در تست سختی راکول از یک “پیش‌بار” برای ایجاد موقعیت صفر قبل از اعمال بار اصلی استفاده می‌شود؛ سپس بار اصلی برداشته می‌شود و فقط پیش‌بار باقی می‌ماند. نهایتا مسافت طی شده توسط دستگاه تست راکول اندازه‌گیری می‌شود.
- همچنین مهم است که توجه داشته باشید که مقیاس تبدیل سختی راکول و سختی برینل یکسان نیستند و نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند.
بیشتر بخوانید: چکش‌خوارترین فلزات کدامند؟
تست سختی برینل و تست سختی راکول در کجا استفاده می‌شوند؟
تست سختی برینل و تست سختی راکول تقریباً در هر صنعتی استفاده می‌شوند. آنها برای درک اینکه چه فلزاتی مقاومت کافی در برابر فرورفتگی، ساییدگی، خراشیدگی و سایر اشکال سایش را برای یک کاربرد خاص ارائه می‌دهند، حیاتی هستند. به عنوان مثال می‌توان به ارزیابی مواد برای پیستون‌های موتور، تیغه‌های توربین جت، بدنه کشتی، تجهیزات برنزی، چرخ‌های واگن ریلی و بسیاری از اجزای دیگر اشاره کرد که ممکن است تحت شرایطی قرار گیرند که در معرض سایش قرار گیرند.
منبع: Metal supermarkets