مقالات, مقالات استنلس استیل
جدول تبدیل سختی استیل
بهمن
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 از استیل رخ 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.
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.
برای آشنایی بیشتر با آزمون‌های خواص مکانیکی ورق استیل، مطلب آن را در بلاگ استیل رخ مطالعه کنید.
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.
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.
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 | ||
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.
| 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.
جهت خرید ورق استیل، در آلیاژها و ضخامت‌های متنوع، خرید لوله استیل، و خرید دیگر مقاطع استیل با بهترین قیمت، با مشاوران فروش استیل رخ در تماس باشید.
