آزمایش سختی فولاد

آزمایش سختی فولاد

تقریبا غیر ممکن است که بتوان سختی را آنطور که مورد نظر مهندسی است در مصالح صنعتی تعریف نمود . ممکن است تعریفی برای جامد بودن یا محکم بودن برای سختی بیان داشت مثلا در رشته های مختلف تعاریف ذیل در مورد سختی ذکر گردیده است :
۱. مقاومت در مقابل خراشیدگی سطح که به سختی خراش موسوم است .
۲. مقاومت در مقابل ساییدگی سطحی که به سختی سایش نامیده می شود .
۳. مقاومت در مقابل تراشکاری یا مته کاری که به سختی ماشینکاری موسوم است .
۴. مقاومت در مقابل تغییر شکل سطحی و اثر گذاری توسط بار مرده یا نیروی متحرک که به سختی اثر گذاری موسوم است .

برای سختی اجسام نمی توان مانند ضریب ارتجاعی یا مقاومت کششی مقدار مطلقی تعیین کرد .

از آزمایش سختی جهت موارد ذیل استفاده می شود :

۱) طبقه بندی انواع مختلف فلز یا مصالح ( مثلا فولاد نرم یا سخت یا زنگ نزن و…)
۲) کنترل کیفی محصول پس از انجام عملیات مختلف نظیر جوشکاری ، عملیات حرارتی ، شکل دهی ،اختلاط و غیره
۳) تعیین روابط بین سختی و سایر خصوصیات جسم برای تشخیص سریع اینکه آیا نیاز به انجام آزمایشهای اساسی دیگر‌( نظیر آزمایشهای کشش یا فشار یا خیز ارتجاعی ) هست یا نه
آزمایشهای مختلفی جهت تعیین سختی اجسام وجود دارد که معروفترین آنها : برینل ، راکول ، ویکرز و نوپ هستند .

هدف آزمایش :

تعیین میزان مقاومت یا سختی فلزات ( فولاد ، برنج ،آلومینیوم) در مقابل نفوذ قطعه سخت تر همانند مخروط یا گلوله سخت یا هرم الماسه

وسایل آزمایش :

دستگاه ویکرز ، دستگاه برینل ،ساچمه های فولادی برینل ، هرم الماسه ویکرز ، مخروط الماسه و هرم الماسه راکول ، وزنه های اعمال بار ، میکروسکوپ ، ماژیک ، کولیس

شرح آزمایشها :

پس از تعیین ضخامت و ابعاد نمونه های مورد آزمایش وتخمین مقدار نیروی لازم به شرح زیر عمل می نماییم :

۱- آزمایش برینل : 

در این آزمایش از اثر گذاری یک ساچمه فولادی روی نمونه تحت فشار ثابت استفاده می شود. سطح خارجی نمونه بایستی کاملا صیقلی باشد تا بتوان اندازه گیری دقیق انجام داد . اثر ماشینکاری نا متناسب ، سنگ زنی ، صیقل کاری و همچنین آلودگی در سطح آن نباشد . ضمنا ضخامت نمونه نباید از هشت برابر عمق تخمینی اثر گلوله کمتر باشد . نمونه بایستی روی میز کار دستگاه محکم و ثابت باشد بطوریکه فاصله بین مرکز اثر تا لبه نمونه از سه برابر قطر اثر کمتر نباشد . همچنین فاصله بین دو اثر نبایستی از چهار برابر قطر کمتر باشد . انتخاب بار و قطر ساچمه تابع دو عامل زیر است :
• نسبت (P/(D^2
• اندازه اثر برای آنکه بهترین دقت را بدهد

آزمایش سختی

دقت شود برای آزمایش فلزاتی که سختی آنها از ۴۵۰ HB بیشتر است باید از ساچمه های سخت تر استفاده شود در غیر اینصورت در ساچمه تغییر شکل بوجود خواهد آمد و نتیجه آزمایش اشتباه خواهد بود . استفاده از ساچمه های مختلف برای تعیین سختی یک جسم نتایج متفاوت خواهد داد به همین جهت آزمایش با ساچمه های مختلف به آزمایش تعدیلی معروف است .

گلوله را درون دستگاه قرار داده به مدت ۱۵ ثانیه نیروی p را که از قبل تعیین کرده ایم بر سطح نمونه وارد می کنیم .

با اندازه گیری ابعاد ( مطابق شکل زیر ) و تعیین سطح عرقچین با استفاده از فرمولهای زیر سختی نمونه را تعیین می نماییم :

سطح عرقچین / نیروی وارده = میزان سختی

فرمول میزان سختی

P نیرو بر حسب کیلو گرم
D قطر ساچمه بر حسب میلیمتر
dقطر متوسط اثر بر حسب میلیمتر
H.B.N سختی برینل

نتایج:

آزمایش سختی

جدول آزمایش سختی

۲-آزمایش راکول :

در این آزمایش از دستگاه راکول با هرم الماسه استفاده می شود . این آزمایش شبیه آزمایش برینل است و عدد سختی در آن نیز همانند آزمایش برینل تابعی از ابعاد اثر حاصل از نیروی ساکن می باشد با این تفاوت که بعلت کوچک بودن ساچمه یا هرم در این آزمایش ابعاد اثر کوچک و کم عمق می باشد . همچنین این آزمایش خیلی سریع انجام می شود زیرا دستگاه دارای عقربه نمایش مستقیم سختی است و عملا میزان سختی از روی این عقربه قابل قرائت است .

سطح نمونه باید شامل ویژگیهای ذکر شده در آزمایش برینل باشد . فاصله بین مراکز دو اثر یا مرکز یک اثر تا لبه نمونه باید کمتر از ۳.۲mm برای اجسام نرم تر از ۵۰HRC و کمتر از ۱.۶mm برای اجسام سخت تر از این مقدار باشد.

مقیاس دستگاه ( دستگاه دارای درجات سختی از A تا H و J و K است که باید برای انجام آزمایش تنظیم گردد .) تابع نسبت (P/(D^2 و میزان سختی و ضخامت نمونه است. در مورد اجسام نرم ، مقیاس تابع میزان یکنواختی ذرات جسم نیز هست.

دستگاههای تجاری شامل دو مقیاسB و C به رنگهای قرمز و سیاه روی صفحه مدرج خود می باشند.

پس از ثابت کردن قطعه در محل خود روی دستگاه بار اولیه ای به میزان ۱۰kg را به دستگاه وارد می کنیم . (این بار از روی کاتالوگها دستگاه و جنس نمونه مشخص می گردد) و دستگاه را روی مقیاس مشخص شده تنظیم نموده و سپس جهت اعمال نیروی ثانویه وزنه های دستگاه را افزایش می دهیم ( برای مقیاسA باید وزنه ها ۶۰ کیلوگرم و برای مقیاس B ، ۱۰۰kg و برای C ، ۱۵۰kg باشد) سپس به ضامن دستگاه یک ضربه می زنیم و صبر می کنیم تا عقربه پس از چرخش در جای خود ثابت بایستد. اگر چرخش عقربه بیش از ۱.۲۵ دور باشد آزمایش جواب درست نخواهد داد و بایستی آزمایش با مقیاس کمتر انجام شود.پس از ثابت شدن عقربه می توانیم مقدار سختی راکول را قرائت کنیم.

نتایج:

آزمایش سختی

۳-آزمایش ویکرس:

این آزمایش نیز شبیه آزمایش برینل است . با این تفاوت که در این آزمایش اثر گذارنده یک هرم چهار وجهی با قائم الماسه با زاویه راس ۱۳۶ درجه است این زاویه برابر است با زاویه بین دو طرف اثر ساچمه برینل وقتی که قطر اثر برابر ۰.۳۷۵mm باشد . مزیت این آزمایش کوچک بودن اثر آن بخصوص در مورد اجسام سخت می باشد .

مدت اعمال نیرو در این آزمایش ۱۰ تا ۱۵ ثانیه است و سطح نمونه باید مانند حالتهای قبل کاملا تمیز و صیقلی باشد . ضخامت نمونه نباید کمتر از ۱.۵ برابر قطر اثر و ۱۰ برابر عمق آن باشد و فاصله لبه هر اثر تا لبه نمونه یا اثر دیگر نباید کمتر از ۲.۵ برابر قطر اثر باشد .

نیروی وارده بین ۱ تا ۱۰۰kg خواهد بود که نیروی ۳۰ کیلوگرم بیشتر توصیه می شود. (ما نیز آزمایش خود را با این نیرو انجام دادیم). در مورد فلزات سخت زیاد بودن نیرو باعث کاهش عمر مفید نوک الماسه خواهد شد. برای اجسام سخت با کم کردن بار چندین آزمایش انجام می شود تا نتیایج دو آزمایش پشت سر هم برابر در آید.
پس از اعمال بار توسط میکروسکوپ قطر اثرها را اندازه گرفته و از فرمول ذیل سختی محاسبه می گردد.

نتایج و محاسبات :

فرمول آزمایش سختی

آزمایش سختی

توسط | ۱۳۹۷/۸/۲۹ ۲:۰۵:۳۴ ۱۴ام, خرداد ۱۳۹۷|آزمایش های مهندسی, فولاد|بدون ديدگاه

ثبت ديدگاه

18 + 20 =