سختی مواد-سختی فولاد-سختی چیست؟-Hardness

سختی مواد-سختی فولاد-سختی چیست؟-Hardness

سختی مواد-سختی فولاد-سختی چیست؟-Hardness

سختی یا Hardness به عنوان قابلیت ماده به مقاومت در برابر تغییر شکل دائم. یا نفوذ یک نفوذ کننده (Indenter) به سط آن تعریف میشود. سختی، میزان مقاومت سطح ماده در برابر تغییر شکل دائم یا پلاستیک (غیر الاستیک) است. از آنجایی که در هنگام تست میزان سختی ماده، نفوذ کننده به سطح فشار داده می شود. سختی را می توان به عنوان میزان مقاومت ماده در برابر نیروی فشاری نیز تعریف کرد. هرچه سختی یک ماده بیشتر باشد دیرتر خراش بر می دارد. الماس از سخت ترین مواد طبیعی شناخته شده می باشد.

نباید سختی (Hardness)، سفتی (Stiffness) و استحکام (Strength) را با یکدیگر اشتباه گرفت و بجای یکدیگر استفاده نمود. شناخت اختلاف و تفکیک این سه مفهوم از هم، از اصول بنیادین مهندسی مکانیک است. سفتی معیاری برای تعیین تمایل یک ماده به برگشت به شکل اول. پس از تغییر شکل توسط یک نیرو می باشد. استحکام تعیین می کند. که یک ماده چقدر می تواند تنش را قبل از تغییر شکل دائم یا شکست تحمل کند.

معیارها و آزمون های مختلفی برای سختی مواد وجود دارد. اما تمام آنها از مقاومت ماده در برابر یک فرو رونده یا خراشنده با اعمال نیرو مشخص. بر ابزاری با شعاع یا قطر مشخص سختی ماده را ارزیابی می کنند. سختی میزان مقاومت یک جسم در برابر یک نوک تیز (خراشیدگی) است.

پارامترهای مختلف از جمله دما، نرخ کرنش، اندازه دانه. جهت های بلوری (در تک بلورها)، ترکیبات آلیاژی و غیره بر سختی مواد تأثیر گذارند.

این قابلیت را می توان در مواد با عملیات های حرارتی یا روش های مختلف تغییر داد. برای مثال کاهش اندازه دانه ها در مواد، باعث افزایش سختی آنها می شود. افزودن کربن به آهن نیز (فولاد) سختی آلیاژ را افزایش می دهد.

اندازه گیری سختی

سختی، از ویژگی های اصلی و ذاتی یک ماده نیست. برای این واژه می توان بیشتر از یک معنی تعریف کرد. می توان آن را مقاومت ماده در برابر سایش. یا مقاومت در مقابل تغییر شکل موم سان (تغییر شکل دائمی یا پلاستیک) دانست. روش های گوناگون آزمون های سنجش سختی بر اندازه گیری یکی از این دو ویژگی ماده استوار است. این آزمون ها ممکن است استاتیک (ایستا) یا دینامیک (پویا) باشند. در آزمون های استاتیک که متداول تر هستند. یک حفره با استفاده از نیرویی معین در قطعه ایجاد کرده و ابعادش را اندازه گیری می کنند. در آزمون های دینامیک، پرتابه ای آزادانه رها شده و به سطح ماده برخورد می کند. بخشی از انرژی پرتابه صرف تغییر شکل ماده شده و باقیمانده آن موجب برگشتن وزنه از سطح می شود. و با اندازه گیری این انرژی سختی جسم را می سنجند.

آزمون های استاتیک

در تمام آزمون های استاتیک، نوعی فرو رونده تحت اثر نیروی خارجی در سطح نمونه فرو برده می شود. یکی از ابعاد این فرورفتگی اندازه گیری شده و از آن برای تعیین عدد سختی استفاده می شود. ذات ماده، اندازه و نوع فرورونده و همچنین مقدار نیروی وارد شده بر اندازه فرورفتگی تأثیر گذارند. راکول، برینل، نوپ و ویکرز روش هایی هستند. که غالباً برای تعیین سختی استفاده می شوند. اساس به کار گرفته شده در تمام این آزمایش ها، مجموعه نیروهایی هستند که به فرورونده اعمال می شوند. اگر ماده سخت باشد، فرورفتگی ای کوچک و کم عمق حاصل می شود. در حالی که اگر ماده نرم باشد، فرورفتگی ای کاملاً بزرگ و عمیق حاصل خواهد شد.

روش های اندازه گیری موجود شامل مشاهده بصری فرورفتگی یا عمق سنجی می شود. آزمایشگرهای راکول عمق فرورفتگی را اندازه می گیرند. در حالی که آزمایشگرهای برینل، نوپ و ویکرز نیاز به اندازه گیری قطر فرورفتگی دارند.

آزمون های دینامیک

سختی فلزات به روش دینامیک. به کمک اندازه گیری میزان جهش یک پرتابه سخت پس از برخورد به سطح قطعه شده به دست می آید. جهش بیشتر پرتابه، نشان دهنده سختی بیشتر است. در اثر برخورد، اثر کوچکی روی نمونه به جای می ماند، اندازه این اثر، نشان دهنده خاصیت پلاستیک قطعه است. که تظاهر «سختی استاتیکی» فلز می باشد. بخشی از انرژی پرتابه صرف ایجاد این اثر گشته و تقریباً باقیمانده انرژی صرف بازگشت پرتابه می شود. دستگاه لیب، بر اساس روش دینامیک ساخته شده و استفاده از آن در صنعت مرسوم است. البته روش های دینامیک دیگری نیز برای سختی سنجی وجود دارند، اما کاربردی و رایج نیستند.

روش های دیگر سختی سنجی

برای برخی مواد ، مانند مواد معدنی. یکی از بهترین روش های سختی سنجی، اندازه گیری مقاومت آنها نسبت به سایش است. سختی خراش طبق مقیاس موس اندازه گیری می شود. در این روش، این مقیاس شامل 10 ماده معدنی استاندارد است. که به ترتیب قابلیت خراشیده شدنشان مرتب می شوند. نرم ترین ماده معدنی در این مقیاس، تالک می باشد. (با سختی خراش 1)، در حالی که الماس سختی برابر 10 دارد. بر اساس این نوع سنجش سختی، مواد مطابق با توانایی شان برای خراشیدن یکدیگر، ارزیابی می شوند. اگر ماده بتواند روی ماده بتواند روی ماده ای دیگر خراش ایجاد کند، از آن سخت تر است. بدین ترتیب در این آزمون، نمونه های استاندارد توسط ماده مورد ارزیابی خراشیده میشوند. و عدد سختی ماده بین عدد سختی دون نمونه استاندارد متوالی قرار می گیرد.

روش های سختی سنجی دیگری نیز وجود دارند. که کمتر رایج هستند. مثلاً در سختی سنجی به روش التراسونیک از نیروهای تا 800 گرم استفاده شده. و عمق اثر را با یک پروب اندازه می گیرند. و عدد سختی در معیار راکول یا ویکرز به صورت دیجیتال گزارش می شود. از ویژگی های مهم این روش قابلیت خودکار شدن آن است به طوری که در صورت وجود تمهیدات لازم. میتوان تا 1200 قطعه را در ساعت سختی سنجی کرد.

سختی سنجی مواد و قطعات مختلف

روش های دیگری سختی سنجی نیز برای سایر مواد وجود دارند. برای سنجش سختی انواع چوب ها از روشی به نام Janka استفاده میشود. که اساس آن این است که با چه نیرویی بر حسب پوند نیر (Ibf). می توان نیمی از ایک گلوله با قطر 0/444 اینچ را درون چوب فروبرد. بدین ترتیب انواع چوب ها را طبقه بندی شده. و معیاری برای آسان بودن یا دشواری بریدن یا میخ کاری چوب به دست می آید. که به عنوان راهنمایی برای جلوگیری کاربرد آنها بر اساس استحکام به کار می رود.

سختی لاستیک ها و پلاستیک ها با وسیله کوچکی به نام دورومتر اندازه گیری می شود. دورومتر معمولی، وسیله کوچکی است که در آن یک فرو رونده کروی تحت اثر نیروی فنر یا وزنه، روی سطح ماده فشرده شده و یک عقربه عدد سختی را روی صفحه مدرج نمایش می دهد. این دستگاه انواع مختلفی برای آزمایش گسترده کامل الاستومرها و پلاستیک ها از بسیار نرم تا بسیار سخت دارد.

سختی و سختی پذیری در فولادها

منظور از سختی پذیری یا قابلیت سختکاری (Hardenability ) در فولادها. قابلیت فولاد به افزایش سختی تا عمق مطلوب، از طریق خنک سازی آن با نرخ مناسب است. سختکاری فولاد از طریق تبدیل آستنیت به مارتنزیت انجام می شود. و میزان تشکیل مارتنزیت بستگی به رعایت سرعت لازم در خنک سازی فولاد آستنیتی شده. تا زیر دمای شروع – مارتنزیت دارد. به گونه ایی که آستنیت قابل توجه ای به پرلیت با سایر فراورده ها تبدیل نشود. در نتیجه گفته می شود که فولادهایی که تا عمق زیادی سختکاری می شوند. (یعنی مارتنزیت تا عمق زیادی شکل می گیرد)، دارای سختی پذیری بالایی هستند. و آنهایی که تا عمق کمی مارتنزیت در آنها شکل می گیرد. سختی پذیری کمی دارند.

سختی پذیری، که مقیاسی تجربی برای اندازه گیری قابلیت سخت شدن ماده است. نباید با «سختی» یا با حداکثر سختی مارتنزیت پس از کوئنچ شدن اشتباه گرفته شود. سختی بستگی به درصد کربن و عمق فاز مارتنزیت شکل گرفته در قطعه دارد. برای یک فولاد با درصد کربن مشخص، حداکثر سختی قابل دسترسی از طریق تولید قطعه ای 100% مارتنزیتی است. که فقط ممکن است بر روی سطح یا نمونه های فولادی کوچک امکان پذیر باشد. نرخ خنک سازی در قطعات با ضخامت بالا ممکن است به قدر کافی بالا نباشد. تا بتواند یک ریزساختار 100% مارتنزیتی ایجاد کند، و در نتیجه باعث کاهش عمق مارتنزیت تولید شده و سختی شود.

برخلاف تأثیر کربن بر سختی مارتنزیت، سایر عناصر آلیاژی باعث افزایش سختی فولاد کوئنچ شده نمی شوند. سختی مارتنزیت فقط به درصد کربن بستگی دارد. با این وجود، سایر عناصر آلیاژی فولاد می توانند. سختی پذیری فولاد را افزایش دهند. عناصر آلیاژی می توانند انتشار و پخش شدن کربن را کند کرده (تشکیل پرلیت نیاز به پخش شدن کربن دارد). اما فولاد نیکلی سختی پذیری خیلی بیشتری خواهد داشت. چرا که فولاد نیکل تا عمق بسیار بیشتری در قسمت های ضخمیم سختکاری خواهد شد.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری که ضمیمه محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

ارتباط با ما
09122136675 – 02128423820
واتس آپ: 09122136675
اینستاگرام: fooladdalakan
ایمیل : [email protected]