Różne skale wskaźników twardości

Firma Energosteel wykorzystuje okrągłe kęsy stalowe ze stali stopowych zgodnie ze specyfikacjami do produkcji wysokiej jakości kul mielących. W procesie produkcji kul mielących uwzględnia się dużą liczbę różnych właściwości mechanicznych metalu. Istotne znaczenie mają również parametry procesu obróbki cieplnej metalu. Pomiar twardości metalu wyrobów gotowych (stalowych kul mielących) przeprowadzany jest częściej niż inne badania, ponieważ wskaźnik ten jest jednym z głównych parametrów pozwalających zrozumieć pojęcie „jakości mediów mielących”. Przyjrzyjmy się bliżej cechom określania twardości.

Twardość jest odpornością na odkształcenie powierzchni lub zniszczenie podczas przyłożenia dużego nacisku. Wszystkie metody określania twardości materiałów (kul mielących) można podzielić na kilka głównych grup:

Metody statyczne charakteryzują się stopniowym wzrostem obciążenia. Czas oddziaływania może się różnić — zależy od zastosowanej metody.

Metody dynamiczne charakteryzują się przyłożeniem obciążenia do próbki z określoną energią kinetyczną. Jednocześnie wskaźnik twardości jest mniej dokładny, ponieważ podczas dynamicznego uderzenia występuje określony impuls wynikający ze sprężystości materiału. Wyniki takich badań często określane są jako twardość materiału przy uderzeniu.

Metody kinetyczne opierają się na ciągłej rejestracji parametrów podczas badania, co pozwala uzyskać nie tylko wynik końcowy, ale również wyniki pośrednie. W tym celu stosuje się specjalistyczne urządzenia.

Ponadto klasyfikacja metod określania twardości przeprowadzana jest według zasady rodzaju przyłożonego obciążenia. Wyróżnia się następujące sposoby badania próbek.

Nacisk — obecnie najczęściej stosowany sposób określania rozpatrywanego wskaźnika.

W przypadku odbicia mierzona jest wysokość odbicia bijaka od powierzchni próbki. W tym przypadku twardość obliczana jest na podstawie odporności na odkształcenie sprężyste. Metody te są często stosowane do kontroli jakości walców hutniczych oraz dużych wyrobów.

Metody zarysowania i cięcia są obecnie rzadko stosowane. Zostały opracowane dwa wieki temu. Przyjrzyjmy się najpopularniejszym obecnie metodom pomiaru twardości kul mielących.

Pomiar twardości metodą Rockwella

Stosuje się specjalny twardościomierz, który umożliwia wytworzenie dwóch kolejnych obciążeń przykładanych do powierzchni próbki. Cechy tego badania są następujące:

Najpierw przykładane jest obciążenie wstępne, a następnie obciążenie główne.

Po utrzymaniu całkowitego obciążenia przez 3–5 sekund obciążenie główne jest usuwane, mierzona jest głębokość odcisku, a następnie zdejmowane jest obciążenie wstępne.

Pomiar uzyskanych danych prowadzony jest w jednostkach umownych, odpowiadających przemieszczeniu osiowemu o 0,002.

Wskaźnik twardości Rockwella określany jest według specjalnej skali przyrządu.

Kształt zastosowanego wgłębnika może się różnić, dlatego wprowadzono kilka rodzajów skal pomiarowych odpowiadających określonemu kształtowi wgłębnika.

Do oznaczenia uzyskanej wartości stosuje się symbol HRC (Hardness Rockwell). Firma Energosteel mierzy twardość produkowanych kul mielących metodą Rockwella. Więcej informacji na ten temat można znaleźć tutaj.

Pomiar twardości metodą Brinella.

Pomiar twardości metodą Brinella jest najczęściej stosowany. Metoda ta jest regulowana normą GOST 9012. Cechy badania metali i stopów tą metodą obejmują następujące punkty:

Jako element oddziałujący na próbkę stosuje się stalową kulkę. Do badania używana jest kulka z hartowanej stali o określonej średnicy, do której przykładane jest stopniowo zwiększane obciążenie. Głównym warunkiem stosowania tej metody jest to, że metal, z którego wykonana jest kulka, musi być twardszy od badanego materiału. Po zakończeniu badania mierzony jest odcisk powstały na powierzchni. Metoda ta pozwala uzyskać dane w jednostkach HB (Hardness Brinell).

Należy zauważyć, że zgodnie z metodą Brinella badanie stali i stopów o twardości przekraczającej 450 HB nie jest zalecane.

Pomiar twardości metodą Vickersa

Metoda ta jest powszechnie stosowana do określania twardości elementów i półfabrykatów o niewielkiej grubości.

Może być również stosowana do pomiaru twardości elementów o utwardzonej powierzchni.

Cechy tej metody obejmują następujące punkty:

Stosowany jest tzw. diamentowy wgłębnik w kształcie piramidy o czterech ścianach i równych bokach.

Dobierany jest określony czas obciążenia.

Po zdjęciu obciążenia mierzone są przekątne odcisku, a następnie obliczana jest wartość średnia.

Wartość przyłożonego obciążenia jest regulowana i może być dobierana w zależności od rodzaju badanego materiału.

Wyniki wyrażane są w jednostkach HV (Hardness Vickers).

W niektórych przypadkach po uzyskanej wartości podaje się czas obciążenia oraz wartość przyłożonego nacisku, co pozwala na dokładniejsze określenie twardości.

Należy uwzględnić, że nie istnieje bezpośrednia zależność pomiędzy wynikami uzyskiwanymi różnymi metodami pomiaru twardości.

Innymi słowy, dokładne przeliczenie jednej jednostki pomiarowej na inną jest niemożliwe.

Stosowane tabele zależności nie mają znaczenia fizycznego, ponieważ są empiryczne.

Brak zależności wynika również z faktu, że podczas badań stosowane są różne obciążenia i różne kształty wgłębników.

Istnieją specjalne tabele umożliwiające szybkie i przybliżone przeliczenie różnych wartości twardości.

Zwracamy jednak uwagę, że dostępne tabele należy stosować z dużą ostrożnością, ponieważ dają one jedynie przybliżone wyniki.

W niektórych przypadkach przeliczenie może być dość dokładne, co wynika z podobnych właściwości fizycznych i mechanicznych badanych metali.

Poniżej przedstawiono tabelę przeliczeniową różnych wartości twardości, która pozwala na wstępne porównanie twardości kul mielących uzyskanych różnymi metodami:

Niezależnie od metody pomiaru twardości kul mielących niezwykle istotne jest prawidłowe przygotowanie powierzchni do badania. Więcej informacji na ten temat można znaleźć tutaj. Mamy nadzieję, że informacje te będą przydatne dla naszych czytelników.

Ujawniając plany na najbliższą przyszłość, informujemy, że planujemy umieścić na naszej stronie internetowej kalkulator online do przeliczania różnych jednostek twardości kul mielących. O tym poinformujemy dodatkowo.