Metalo gebėjimas atsispirti kietų objektų įspaudimui paviršiuje vadinamas kietumu. Atsižvelgiant į skirtingus bandymo metodus ir taikymo sritį, kietumą galima suskirstyti į Brinelio kietumą, Rokvelo kietumą, Vikerso kietumą, Šoro kietumą, mikrokietumą ir aukštos temperatūros kietumą. Vamzdžiams dažniausiai naudojami trys kietumai: Brinelio, Rokvelo ir Vikerso kietumas.
A. Brinelio kietumas (HB)
Tam tikro skersmens plieniniu arba karbido rutuliuku įspauskite mėginio paviršių nurodyta bandymo jėga (F). Praėjus nurodytam laikymo laikui, nuimkite bandymo jėgą ir išmatuokite įspaudimo skersmenį (L) mėginio paviršiuje. Brinelio kietumo vertė yra dalmuo, gaunamas bandymo jėgą padalijus iš įspaustos sferos paviršiaus ploto. Išreiškiama HBS (plieniniu rutuliu), vienetas yra N/mm2 (MPa).
Skaičiavimo formulė yra tokia:
Formulėje: F – bandymo jėga, spaudžiama į metalo bandinio paviršių, N;
D – bandymui naudojamo plieninio rutulio skersmuo, mm;
d – vidutinis įdubimo skersmuo, mm.
Brinelio kietumo matavimas yra tikslesnis ir patikimesnis, tačiau paprastai HBS tinka tik metalinėms medžiagoms, kurių stipris mažesnis nei 450 N/mm2 (MPa), ir netinka kietesniam plienui ar plonesnėms plokštėms. Tarp plieninių vamzdžių standartų Brinelio kietumas yra plačiausiai naudojamas. Įdubimo skersmuo d dažnai naudojamas medžiagos kietumui išreikšti, kuris yra ir intuityvus, ir patogus.
Pavyzdys: 120HBS10/1000130: tai reiškia, kad Brinelio kietumo vertė, išmatuota naudojant 10 mm skersmens plieninį rutulį, 30 s (sekundžių) veikiant 1000 kgf (9,807 KN) bandymo jėga, yra 120 N/mm2 (MPa).
B. Rokvelo kietumas (HR)
Rokvelo kietumo bandymas, kaip ir Brinelio kietumo bandymas, yra įspaudimo bandymo metodas. Skirtumas tas, kad jis matuoja įspaudimo gylį. Tai yra, veikiant pradinei bandymo jėgai (Fo) ir bendrai bandymo jėgai (F), įspaudiklis (plieno liejyklos kūgis arba plieninis rutulys) įspaudžiamas į bandinio paviršių. Po nurodyto laikymo laiko pagrindinė jėga pašalinama. Bandymo jėga, išmatuotas liekamasis įspaudimo gylio prieaugis (e) naudojamas kietumo vertei apskaičiuoti. Jo vertė yra anoniminis skaičius, žymimas simboliu HR, o naudojamos 9 skalės: A, B, C, D, E, F, G, H ir K. Iš jų plieno kietumui matuoti dažniausiai naudojamos A, B ir C skalės, būtent HRA, HRB ir HRC.
Kietumo vertė apskaičiuojama pagal šią formulę:
Testuojant su A ir C skalėmis, HR = 100-e
Testuojant su B skale, širdies ritmas = 130-e
Formulėje e – liekamasis įspaudimo gylio padidėjimas, išreiškiamas nurodytu 0,002 mm vienetu, t. y. kai įspaudiklio ašinis poslinkis yra vienas vienetas (0,002 mm), tai atitinka Rokvelo kietumo pokytį vienu skaičiumi. Kuo didesnė e vertė, tuo mažesnis metalo kietumas ir atvirkščiai.
Pirmiau minėtų trijų skalių taikymo sritis yra tokia:
HRA (deimantinis kūgio formos įspaudiklis) 20-88
HRC (deimantinis kūginis įspaudiklis) 20–70
HRB (1,588 mm skersmens plieninis rutulinis įspaudiklis) 20–100
Rokvelo kietumo matavimas šiuo metu yra plačiai naudojamas metodas, tarp kurių HRC naudojamas plieninių vamzdžių standartuose, nusileidžiantis tik Brinelio kietumui HB. Rokvelo kietumas gali būti naudojamas metalinėms medžiagoms matuoti nuo itin minkštų iki itin kietų. Tai kompensuoja Brinelio metodo trūkumus. Jis yra paprastesnis nei Brinelio metodas, o kietumo vertę galima nuskaityti tiesiai nuo kietumo matavimo mašinos ciferblato. Tačiau dėl mažo įdubimo kietumo vertė nėra tokia tiksli kaip Brinelio metodu.
C. Vikerso kietumas (HV)
Vikerso kietumo bandymas taip pat yra įspaudimo bandymo metodas. Jo metu į bandymo paviršių pasirinkta bandymo jėga (F) įspaudžiamas kvadratinės piramidės formos deimantinis įspaudiklis, kurio įdubimo kampas tarp priešingų paviršių yra 1360, ir po nurodyto laikymo laiko jis išimamas. Jėga, išmatuokite įspaudimo dviejų įstrižainių ilgį.
Vikerso kietumo vertė yra bandymo jėgos, padalytos iš įspaudimo paviršiaus ploto, dalmuo. Jo skaičiavimo formulė yra:
Formulėje: HV–Vikerso kietumo simbolis, N/mm² (MPa);
F bandymo jėga, N;
d – dviejų įdubos įstrižainių aritmetinis vidurkis, mm.
Vikerso kietumui matuoti naudojama bandymo jėga F yra 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) ir kiti šeši lygiai. Kietumo vertė gali būti matuojama 5–1000 HV diapazone.
Išraiškos metodo pavyzdys: 640HV30/20 reiškia, kad Vikerso kietumo vertė, išmatuota naudojant 30 Hgf (294,2 N) bandymo jėgą 20 s (sekundžių) metu, yra 640 N/mm2 (MPa).
Vikerso kietumo metodas gali būti naudojamas labai plonų metalinių medžiagų ir paviršiaus sluoksnių kietumui nustatyti. Jis turi pagrindinius Brinelio ir Rokvelo metodų privalumus ir įveikia jų pagrindinius trūkumus, tačiau nėra toks paprastas kaip Rokvelo metodas. Vikerso metodas retai naudojamas plieninių vamzdžių standartuose.
Įrašo laikas: 2024 m. balandžio 3 d.