جدول تبدیل سختی استیل

سختی استیل

 

سختی استیل یکی از ویژگی‌هایی است که در صنایع و طراحی‌های مهندسی کاربرد فراوانی دارد و برای متخصصان از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. میزان سختی استیل از آنجا که مستقیما با عملکرد مکانیکی قطعات ساخته شده از استیل در ارتباط است، دانستن مقدار آن برای استفاده‌های صنعتی ضروری است. هرچند به دلیل داشتن معیارهای متنوع سنجش مقوله‌ای نسبتاً پیچیده است! در این مقاله برای روشن‌تر شدن این موضوع به طور مختصر درباره سختی استیل و معیارهای آن توضیح می‌دهیم.

سختی استیل چیست؟

سختی استیل مقاومت استیل را در برابر سایش و یا تغییرشکل پلاستیک را نشان می‌دهد. در واقع سختی استیل به میزان مقاومت آلیاژ در برابر تغییرشکل پلاستیک سطحی به واسطه ایجاد فرو رفتگی توسط جسم سخت تحت نیروی فشاری گفته می‌شود. معیارهای مختلفی برای سنجش میزان سختی وجود دارد. در ادامه به بررسی روش‌های مختلف سختی سنجی و معیارهای آن می‌پردازیم.

تبدیل سختی استیل
دستگاه آزمون سختی استیل

روش‌های سنجش سختی استیل

سختی سنجی یک آزمون مکانیکی است که برای انواع فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زمان‌های قدیم برای سنجش و مقایسه سختی دو جسم، آن‌ها را روی هم فشار می‌دادند. هرکدام که بر روی دیگری اثر گذاشته و خراش می‌انداخت، سختی بالاتری داشت.

اساس سنجش سختی استیل، اندازه‌گیری میزان نفوذ و تغییر شکل ایجاد شده توسط جسم سخت نفوذ کننده بر سطح نمونه مورد بررسی است. به این ترتیب که در ابتدا نیرویی به واسطه یک جسم سخت بر سطح قطعه مورد آزمایش وارد می‌شود. اثر باقی‌مانده بر روی سطح قطعه مورد آزمایش هرچه بیشتر باشد، میزان سختی آن کمتر است. نوع و شکل جسم سخت فرورونده و روش اندازه‌گیری میزان اثر در روش‌های مختلف سختی سنجی متفاوت است.

تست یا آزمون سختی موس، شور، برینل، ویکرز، نوپ و راکول از جمله تست‌هایی هستند که برای سختی سنجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به بررسی برخی از این روش‌ها که برای سنجش سختی استیل کاربرد بیشتری دارند، می‌پردازیم.

سختی سنجی برینل (Brinell):

یکی از روش‌های قدیمی برای سنجش سختی استیل، تست برینل است. روش اندازه‌گیری سختی برینل به این صورت است که یک ساچمه فولادی بسیار سخت، بر روی سطح قطعه با نیرویی مشخص فشرده می‌شود. در این آزمون عموماً از ساچمه با قطر 10 میلی‌متر استفاده می‌کنند. برای فلزات سخت بار 3000 کیلوگرم، فلزات نیمه سخت 1500 کیلوگرم و فلزات نرم 500 کیلوگرم اعمال می‌شود. طبق استانداردها مدت اعمال بار برای فلزات آهنی 30 ثانیه و برای فلزات غیر آهنی 60 ثانیه می‌باشد. پس از انجام این کار، قطر مقطع اثر را اندازه می‌گیرند و طبق فرمولی میزان سختی استیل را به دست می‌آورند. در فرمول زیر P نیروی اعمالی، D قطر ساچمه و d قطر مقطع اثر است.

جدول سختی استیل
آزمون سختی برینل و فرمول محاسبه آن

سختی سنجی راکول (Rockwell):

روش راکول نیز یکی از روش‌هایی است که برای بررسی سختی استیل مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش ابتدا یک نیروی کم به میزان 10 کیلوگرم به عنوان پیش بار از طریق جسم سخت نفوذ کننده به نمونه قطعه مورد آزمایش وارد می‌شود. سپس بار بیشتر برای ایجاد اثر مورد نیاز برای آزمون بر روی قطعه اعمال می‌شود. سپس بار بیشتر از روی قطعه برداشته شده و مجدد بار کم اعمال می‌شود. بر اساس دو نیروی پیش بار (کم) و بار اصلی (بیشتر)، و تفاوت میزان عمق نفوذ آن‌ها اندازه گیری سختی انجام و با استفاده از جدول تبدیل سختی استاندارد، میزان سختی بر حسب راکول محاسبه می‌شود.

بیشتر بخوانید :  کاربرد استیل در کشاورزی چیست؟
تبدیل سختی استیل
مراحل اعمال بار برای محاسبه سختی راکول

 

در تست سختی سنجی راکول می‌توان از فرورونده و نیرو‌های مختلف استفاده کرد. سه دسته بندی برای سختی سنجی راکول مورد استفاده قرار میگیرد:

راکول A که نیروی 60 کیلوگرم را بر روی قطعه اعمال می‌کند.

راکول B که نیروی 100 کیلوگرم را بر روی قطعه اعمال می‌کند.

راکول C که نیروی 150 کیلوگرم را بر روی قطعه اعمال می‌کند.

برای سنجش سختی استیل سخت شده، از معیار راکول C با ساچمه الماسی و بار 150 کیلوگرم استفاده می‌شود. رنج مناسب آزمون استنلس استیل با راکول C بین 20 تا 70 راکولC  است. مواد نرم‌تر را با مقیاس راکول B با گلوله فولادی به قطر 0.15 سانتی‌متر یا 16/1 اینچ و بار 100 کیلوگرم اندازه گیری می‌کنند. دامنه اندازه‌گیری با معیار راکول  B از 0 تا 100 راکول B است. مقیاس راکول A نیز با فرورونده الماسی و بار 60 کیلوگرم برای اندازه‌گیری مواد آنیل شده و نرم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جدول تبدیل سختی

سختی سنجی یکی از تست‌های تا حدودی غیر مخرب است که می‌تواند اطلاعات مفیدی درباره خواص مکانیکی فلزات در اختیار ما بگذارد. مهم‌ترین کاربرد سختی استیل را می‌توان در عملیات حرارتی دانست. پس از سختکاری و عملیات حرارتی، برای کنترل کیفی قطعات از سختی سنجی استفاده می‌شود.

با توجه به تنوع معیارها و روش‌های سختی سنجی و همچنین دامنه کاربرد هریک از روشها، معمولاً برای مقایسه نیاز است میزان سختی طبق روش‌های مختلف را به هم تبدیل کرد. به این منظور جداولی تهیه شده که بصورت تقریبی مقدار معادل سختی با روش‌های مختلف را به هم تبدیل می‌کند. فقط مجدد تاکید می‌کنیم که این تبدیل‌ها حدودی و تقریبی هستند. در زیر جدول تبدیل معیارهای سختی با واحدهای مختلف برای انواع استنلس استیل را مشاهده می‌کنید.

  جدول تبدیل سختی فولاد ضد زنگ – همه مقادیر تقریبی است.
معیار سختی سختی برینل
Brinell Hardness
سختی راکول
Rockwell
سختی راکول
Rockwell
سختی ویکرز
Vickers
استحکام کششی (تقریبی)
نماد HB HRC HRB HV N/mm²
بار اعمالی 3000kg 150kg 100kg 120kg  
جسم سخت ساچمه 10mm بریل ساچمه 1/16 اینچ الماس هرمی شکل  
1 800 72      
2 780 71      
3 760 70      
4 752 69      
5 745 68      
6 746 67      
7 735 66      
8 711 65      
9 695 64      
10 681 63      
11 658 62      
12 642 61      
13 627 60      
14 613 59      
15 601 58   746  
16 592 57   727  
17 572 56   694  
18 552 55   649  
19 534 54 120 589  
20 513 53 119 567  
21 504 52 118 549  
22 486 51 118 531  
23 469 50 117 505  
24 468 49 117 497  
25 456 48 116 490 1569
26 445 47 115 474 1520
27 430 46 115 458 1471
28 419 45 114 448 1447
29 415 44 114 438 1422
30 402 43 114 424 1390
31 388 42 113 406 1363
32 375 41 112 393 1314
33 373 40 111 388 1265
34 360 39 111 376 1236
35 348 38 110 361 1187
36 341 37 109 351 1157
37 331 36 109 342 1118
38 322 35 108 332 1089
39 314 34 108 320 1049
40 308 33 107 311 1035
41 300 32 107 303 1020
42 290 31 106 292 990
43 277 30 105 285 971
44 271 29 104 277 941
45 264 28 103 271 892
46 262 27 103 262 880
47 255 26 102 258 870
48 250 25 101 255 853
49 245 24 100 252 838
50 240 23 100 247 824
51 233 22 99 241 794
52 229 21 98 235 775
53 223 20 97 227 755
54 216 19 96 222 716
55 212 18 95 218 706
56 208 17 95 210 696
57 203 16 94 201 680
58 199 15 93 199 667
59 191 14 92 197 657
60 190 13 92 186 648
61 186 12 91 184 637
62 183 11 90 183 617
63 180 10 89 180 608
64 175 9 88 178 685
65 170 7 87 175 559
66 167 6 86 172 555
67 166 5 86 168 549
68 163 4 85 162 539
69 160 3 84 160 535
70 156 2 83 158 530
71 154 1 82 152 515
72 149   81 149 500
73 147   80 147 490
74 143   79 146 482
75 141   78 144 481
76 139   77 142 480
77 137   76 140 475
78 135   75 137 467
79 131   74 134 461
80 127   72 129 451
81 121   70 127 431
82 116   68 124 422
83 114   67 121 412
84 111   66 118 402
85 107   64 115 382
86 105   62 112 378
87 103   61 108 373
88 95   56 104  
89 90   52 95  
90 81   41 85  
91 76   37 80  
بیشتر بخوانید :  ورق استیل رنگی چیست و چگونه تولید می شود؟

 

محدودیت‌های روش‌های سختی سنجی

روش‌های سنجس سختی استیل هرکدام دارای محدودیت‌هایی است که برای جلوگیری از ایجاد خطا در میزان به دست آمده و مقایسه باید آن‌ها را مد نظر قرار داد. سختی سنجی به روش برینل، برای قطعات سخت مناسب نیست. چرا که ممکن است ساچمه فولادی آن دچار تغییرشکل شود و سبب خطا در اندازه‌گیری گردد. علاوه بر این به دلیل اندازه‌گیری میزان مقطع اثر و تفاوت در نیروها، هرکدام از معیارها برای رنج خاصی از سختی یا به عبارتی آلیاژهای خاص با عملیات حرارتی و کار سرد به میزان مشخصی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سختی گریدهای مختلف استنلس استیل

گریدهای مختلف استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ، به دلیل محتوای مختلف عناصر آلیاژی و عملیات مختلفی که در طول فرآیند تولید بر روی آن‌ها انجام می‌شود، دارای مقادیر مختلفی از سختی هستند. به همین دلیل برای سنجش میزان سختی استیل، نیاز است قبل از هرچیز از عملیات حرارتی و یا فرآیندهای مکانیکی مثل کار سرد که بر روی محصول مورد نظر اعمال شده است اطلاع داشته باشیم. باید توجه داشت معمولاً برای اعلام سختی یک آلیاژ، حالتی در نظر گرفته می‌شود که ماده در سخت‌ترین شرایط خود است و میزان حداکثر سختی را برای آن آلیاژ اعلام می‌کنند. در غیر این صورت، شرایط عملیات حرارتی و یا سخت‌کاری که بر روی آلیاژ انجام شده است حتما باید ذکر شود. در ادامه و در جدول زیر سختی و خواص مکانیکی برخی از گریدهای پرکاربرد استنلس استیل را بررسی می‌کنیم تا معیاری از سختی این آلیاژها در اختیار داشته باشید.

بیشتر بخوانید :  عوامل مؤثر بر بهبود کیفیت سطح برش لیزر
گرید خواص مکانیکی
عملیات حرارتی و مکانیکی تنش تسلیم

(0.2% offset) MPa (min.)

استحکام نهایی MPa (min.) درصد ازدیاد طول سختی (حداکثر)
301 آنیل 205 515 40 95 HRB
 4/1 سخت تا کاملاً سخت 515-965 860-1275 9-25 95 HRB
302HQ آنیل 605
303 کارسرد 262 HB
304 آنیل 205 515 40 92 HRB
304L آنیل 170 485 40 88 HRB
304H آنیل 205 515 40 92 HRB
309S آنیل 205 515 40 95 HRB
310 آنیل 205 515 40 95 HRB
316 آنیل 205 515 40 95 HRB
316L آنیل 170 485 40 95 HRB
317L آنیل 205 515 40 95 HRB
321 آنیل 205 515 40 95 HRB
347 آنیل 205 515 40 92 HRB
904L آنیل 220 490 35 70 – 90 HRB
409 آنیل 205 380 20 95 HRB
430 آنیل 205 450 22 89 HRB
430F آنیل 380 550 25 262 HB
2205 آنیل 450 620 25 31 HRC
410 آنیل 205 450 20 96 HRB
420 آنیل 345 655 25 241 HB
431 آنیل 860 285 HRB
630 عملیات سلوشن 1000 1105 15 38 HRC

 

سخن آخر

سخنی استیل می‌تواند یکی از معیارهای مهم برای طراحی، تولید و کنترل کیفی و اصولاً انواع بررسی‌های مهندسی باشد. سختی استیل ارتباط مستقیمی با مقاومت در برابر سایش و سختی سطحی آلیاژ دارد که علت اهمیت بالای آن برای متخصصان همین مورد است. روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری میزان سختی وجود دارد که باید با در نظر گرفتن متریال مورد بررسی، روش مناسب برای سنجش سختی انتخاب می‌شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

درباره‌ی محصولات سوالی دارید؟ از ما بپرسید!
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp یکی از کارشناسان را انتخاب کنید