Jak pomierzyć twardość nierdzewnej stali?

Materiały z nierdzewnej stali znajdują szerokie zastosowanie w różnych przemysłach. Różne materiały z nierdzewnej stali mają różną twardość. Jak testujemy twardość stali nierdzewnej?

Jaka jest twardość stali nierdzewnej?

Twardość jest jedną z miar do oceny właściwości materiału i zazwyczaj definiowana jest jako zdolność materiału do oporu lokalnej plastycznej deformacji. Ta zdolność odzwierciedla, czy materiał zostanie trwało zdeformowany lub uszkodzony pod wpływem zewnętrznych ciśnień, drapań lub zużycia. Im twardszy materiał, tym większy opór przed deformacją, co oznacza, że mniej prawdopodobne jest, że się zdeformuje.

Po produkcji stali w hucie, stosuje się niektóre standardowe metody testowania twardości, aby określić jej wartość twardości, która zazwyczaj pomaga ustalić wytrzymałość na rozciąganie. Wartość twardości nierdzewnej stali określa, czy jest ona odpowiednia dla zamierzonego projektu lub użytkowania.

Jakie czynniki mogą wpływać na twardość nierdzewnej stali?

Istnieje wiele czynników wpływających, a typowe czynniki obejmują skład chemiczny, mikrostrukturę, sposób obróbki cieplnej itp.

Skład chemiczny:

- Chrom: Zwiększa odporność na korozyję i pomaga w zwiększeniu twardości.

- Nikl: Poprawia wydłużalność i odporność, co może obniżyć twardość.

- Węgiel: Im wyższa zawartość węgla, tym większa twardość, zwłaszcza dla stopów martensytowych.

- Molibdan: Poprawia odporność na korozyję i może zwiększyć twardość niektórych stopów.

Struktura mikrocząsteczkowa:

- Struktura austenityczna: Zazwyczaj miękka ze względu na jej sześcienne strukturę o centrum w twarzy.

- Struktura ferrytowa: Zapewnia średnią twardość i wytrzymałość.

- Struktura martensytowa: Wysoka twardość jest osiągana przez procesy transformacji podczas chłodzenia.

Wytwarzanie cieplne:

- Chłodzenie: Szybkie ochładzanie z wysokiej temperatury zwiększa twardość, zwłaszcza w staliach nierdzewnych martensytowych.

- Oparowywanie: Nagrzewanie ochłodzonej stali do niższej temperatury zmniejsza kruchłość, zachowując jednocześnie pewien poziom twardości.

Jakie są metody testowania twardości stali nierdzewnej?

Kilka różnych skali jest powszechnie używanych do testowania twardości nierdzewnej stali, z których najczęściej używane to twardość Brinella (HB), twardość Rockwella (HR) i twardość Vickersa (HV).

1. Twardość Brinella (HB)

Metoda badania: Test twardości Brinella polega na wciśnięciu utwardzonej kuli stalowej lub kulki z karbamu ze stalowego spoiwa w powierzchnię nierdzewnej stali przy określonym obciążeniu. Mierzy się średnicę wgniecenia i oblicza wartość twardości Brinella.

Jednostka: Wyrażana w HB (wartości twardości Brinella), gdzie większe wartości oznaczają większą twardość.

Materiały stosowane: Dotyczy miększych metali i stopów, zwykle stosowana dla materiałów takich jak żelazo litnikowe, miedź i aluminium.

2. Twardość Rockwella (HR)

Metoda badania: Używa małego stożkowego wiórka (zazwyczaj z diamentu) lub kuli stalowej, aby wcisnąć go w materiał pod określonym obciążeniem, a następnie zmierzyć różnicę głębokości między materiałem pod obciążeniem a po zrzucie obciążenia.

Jednostka: Wyrażona w HR, istnieje wiele skal (np. HRA, HRB, HRC itp.), przy czym skala HRC jest najczęściej stosowaną skalą, odpowiednią dla materiałów o większej twardości (takich jak nierdzewna stal).

Materiały stosowane: Nadają się do materiałów o większej twardości, można przeprowadzić szybki test i są powszechnie używane w badaniach twardości materiałów metalowych.

3. Twardość Vickersa (HV)

Metoda testu: Test twardości Vickersa wykorzystuje ostrogię diamentową, aby wykreślić wgniecenie, mierzy się przekątną wgniecenia pod mikroskopem i oblicza wartość twardości.

Jednostka: Wyrażona w HV, im większa wartość, tym większa twardość.

Materiały stosowane: Stosowalne dla wszystkich materiałów metalowych, zwłaszcza w pomiarze płyt wąskich, małych próbek i twardości powierzchniowej.

Wnioski:

Twardość nierdzewnej stali jest jedną z jej ważnych właściwości fizycznych, która bezpośrednio wpływa na zakres zastosowań i wydajność przetwarzania. Zrozumienie twardości stali nierdzewnej oraz czynników ją wpływających pozwala nam lepiej wybrać odpowiedni materiał z tej grupy, aby spełnić konkretne potrzeby inżynieryjne.