سختی چیست؟
اندازه‌گیری سختی آزمایشی است که در آن مقدار سختی با اندازه‌گیری فرورفتگی حاصل از فشار دادن یک فرورفتگی تعریف‌شده به سطح ماده تحت یک بار مشخص تعیین می‌شود. برینل (ISO 6506)، ویکرز (ISO 6507) و راکول (ISO 6508) ترازوهای رایج هستند.
هدف سختی
هدف بررسی سریع وضعیت عملیات حرارتی و سطح مقاومت مواد است.
سختی بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- فولاد و چدن
- آلیاژهای آلومینیوم و مس
- قطعات عملیات حرارتی
- اتصالات و پوشش های جوش داده شده
سختی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با سختی
- ISO 6506 (برینل)
- ISO 6507 (Vickers)
- ISO 6508 (راکول)
- ASTM E10
- ASTM E18
- ASTM E384
شرایط سختی
- دندانه دار
- توپ، هرم الماس یا مخروط الماس بسته به مقیاس
- بارگذاری کنید
- در استاندارد با توجه به مقیاس و مواد تعریف شده است
- زمان سکونت
- مدت زمان بار-کاربرد تعریف شده در استاندارد
- تعداد اندازه گیری ها
- تعدادی از تورفتگی های تعریف شده در استاندارد؛ متوسط
تجهیزات سختی
- دستگاه های سختی سنجی برینل، ویکرز و راکول
- بلوک های سختی مرجع کالیبره شده
- سیستم نوری تورفتگی-اندازه گیری
- نیمکت آماده سازی نمونه
الزامات نمونه برای سختی
- سطح باید صاف و دارای زبری مورد نیاز مقیاس باشد
- ضخامت نمونه باید مضرب عمق فرورفتگی تعریف شده در استاندارد باشد
- تورفتگی ها باید در فاصله کافی از لبه و از یکدیگر باشند
- نمونه نباید در طول اندازه گیری حرکت کند
مدت سختی
دقیقه در هر اندازه گیری؛ کوتاه، همراه با آماده سازی نمونه.
روش اجرای سختی
- 1دستگاه با بلوک های مرجع تأیید می شود.
- 2مقیاس و بار مناسب انتخاب می شود.
- 3سطح آماده شده است.
- 4تعداد تورفتگی های تعریف شده ساخته و اندازه گیری می شود.
- 5مقدار سختی محاسبه و میانگین می شود.
معیارهای پذیرش سختی
معیار پذیرش در استاندارد یا مشخصات محصول به عنوان محدوده سختی آورده شده است.
ارزیابی نتایج
جداول تبدیل بین مقیاس سختی (ASTM E140) تقریبی است. اگر مشخصات به یک مقدار در یک مقیاس معین نیاز دارد، باید در آن مقیاس اندازه گیری شود. میکروسختی یا فرورفتگی ابزاری برای پوشش های نازک استفاده می شود.
گزارش سختی
- استاندارد و مقیاس کاربردی
- Load و indenter
- سوابق تأیید ابزار
- مقادیر فرورفتگی فردی و میانگین
- موقعیت های اندازه گیری
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای محصول و مشخصات ساخت
آزمون فلز و متالورژی — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون سختی به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های فلز و متالورژی، باری را که یک فلز یا اتصال جوش‌شده می‌تواند تحمل کند، نحوه شکست آن و ساختار داخلی‌اش را تعیین می‌کنند. خروجی این خانواده اغلب درباره خود محصول نیست بلکه درباره هویت ماده است: آیا فولاد واقعاً از رده اعلام‌شده است، آیا درز جوش استحکامی را که طراحی فرض کرده می‌دهد، آیا قطعه ریخته‌گری نقص داخلی غیرقابل‌قبولی دارد؟
اهمیت عملی این حوزه از این واقعیت ناشی می‌شود که یک قطعه فلزی به‌ندرت به‌تدریج از کار می‌افتد. یک قطعه پلاستیکی تغییر شکل می‌دهد، فرسوده می‌شود، ترک می‌خورد و معمولاً هشدار می‌دهد. اما درز جوش یا یک بست، اغلب بدون هشدار می‌شکند - به‌ویژه در موارد خستگی و شکست ترد. به همین دلیل، در حوزه‌هایی مانند تجهیزات تحت فشار، تجهیزات بالابر، فولاد سازه‌ای و خطوط لوله، آزمون مواد الزامی مقرراتی است نه طراحی.
این خانواده سه گروه روش را گرد هم می‌آورد و هر یک به پرسشی متفاوت پاسخ می‌دهد. آزمون‌های مکانیکی رفتار ماده تحت بار را کمّی می‌کنند. بازرسی غیرمخرب بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص می‌گردد. متالوگرافی و تجزیه شیمیایی توضیح می‌دهند چرا ماده چنین رفتاری دارد - از طریق ساختار دانه، توزیع فاز، محتوای آخال و ترکیب آلیاژ.
معیار پذیرش این آزمون‌ها تقریباً هرگز از استاندارد آزمون نمی‌آید و این کلید درک این حوزه است. استاندارد آزمون می‌گوید اندازه‌گیری چگونه انجام شود؛ مقادیر قابل‌قبول از استاندارد محصول، رده ماده یا آیین‌نامه ساخت می‌آید. ISO 6892-1 می‌گوید آزمون کشش چگونه انجام شود؛ EN 10025 می‌گوید آن فولاد باید چند مگاپاسکال تنش تسلیم بدهد. هنگام خواندن یک گزارش، دانستن اینکه بر اساس کدام استاندارد محصول ارزیابی شده ضروری است.
نمونه‌برداری در این حوزه بخشی جدایی‌ناپذیر از نتیجه است. دو نمونه گرفته‌شده از یک ذوب ممکن است بسته به جهت و محل برداشت، مقادیر متفاوتی بدهند؛ در محصولات نورد شده، نمونه‌های موازی و عمود بر جهت نورد نتایج متفاوتی تولید می‌کنند. به همین دلیل استانداردهای محصول محل و جهت نمونه‌برداری را نیز تنظیم می‌کنند و گزارش باید این را مستند کند.
گروه‌های روش در این حوزه
تست های مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شیاردار (شارپی)، سختی (برینل، ویکرز، راکول)، خستگی، خزش و چقرمگی شکست. این‌ها رفتار ماده تحت بار را به‌صورت عددی می‌دهند.
بازرسی غیرمخرب
پرتونگاری، بازرسی فراصوتی، مایع نافذ، ذرات مغناطیسی و بازرسی چشمی. بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص‌های سطحی و داخلی می‌گردد و گامی ضروری در ساخت جوشی است.
متالوگرافی
آماده‌سازی نمونه، اچ‌کاری و بررسی میکروسکوپی. اندازه دانه، توزیع فاز، محتوای آخال، عمق کربن‌دهی و منطقه متأثر از حرارت جوش ارزیابی می‌شود.
تجزیه شیمیایی
ترکیب آلیاژ با طیف‌سنجی نشری نوری و شیمی تر تأیید می‌شود؛ تأیید رده ماده از این مرحله می‌گذرد.
رفتار خوردگی
آزمون‌های مه نمکی، خوردگی حفره‌ای و شکافی، و خوردگی بین‌دانه‌ای. در فولادهای زنگ‌نزن می‌توانند نشان‌دهنده کیفیت عملیات حرارتی باشند.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- گواهی ماده (مانند EN 10204 3.1) گزارش آزمون نیست؛ اظهارنامه سازنده است. در کاربردهای حساس، راستی‌آزمایی مستقل انجام می‌شود و این دو نباید با هم اشتباه گرفته شوند.
- آزمون‌های کشش ASTM و ISO مقادیر یکسانی را اندازه می‌گیرند اما از هندسه نمونه متفاوتی استفاده می‌کنند؛ نتایج معادل مستقیم هم تلقی نمی‌شوند و هرچه مشخصات بخواهد همان اعمال می‌شود.
- جداول تبدیل بین سختی و استحکام تقریبی هستند. محاسبه تنش تسلیم از روی سختی، شواهد کافی برای پذیرش ماده نیست.
- در بازرسی غیرمخرب، عبارت «نقصی یافت نشد» به معنای نبود نقص نیست؛ ممکن است نقص‌هایی زیر حد تشخیص روش وجود داشته باشد. گزارش باید روش به‌کاررفته و سطح حساسیت را ذکر کند.
- قبول‌شدن درز جوش نشان نمی‌دهد جوشکار یا دستورالعمل واجد شرایط است؛ این‌ها فرآیندهای جداگانه‌اند.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- راستی‌آزمایی گواهی ماده و پذیرش مواد ورودی
- تأیید ساخت جوشی؛ صلاحیت‌سنجی جوشکار و دستورالعمل
- کنترل ساخت تجهیزات تحت فشار و اجزای سازه‌ای
- تحلیل خرابی و تعیین علت ریشه‌ای آسیب‌های میدانی
- راستی‌آزمایی فرآیندهای عملیات حرارتی و سطحی
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره سختی
آیا می توان مقدار راکول را به برینل تبدیل کرد؟
جداول تبدیل ASTM E140 یک مقدار تقریبی را ارائه می دهند اما دارای انحراف وابسته به مواد هستند. اگر مشخصات به یک مقدار در یک مقیاس خاص نیاز دارد، اندازه گیری باید مستقیماً در آن مقیاس انجام شود.