مقارنة الصلابة والعلاقة مع قوة الشد

الصلابة هي مقياس لمقاومة المادة للتشوه المحلي ، وخاصة التشوه البلاستيكي أو التخريب أو الخدش ، وهي مؤشر على ناعمة المادة أو صلابتها.وتشمل طرق قياس القسوة بشكل رئيسي التجويفمن بينها ، HRC ، HV ، و HB هي ثلاثة مؤشرات صلابة شائعة الاستخدام ، تمثل صلابة روكويل على مقياس C ، صلابة فيكرز ، وصلابة برينيل ،على التواليوفيما يلي مقدمة لهذه الأنواع الثلاثة من القسوة، وسيناريوهات تطبيقها، وعلاقتها بقوة الشد:

• التعريف: في اختبار صلابة روكويل ، يتم استخدام مدخل مخروط الماس لقياس عمق التشوه البلاستيكي للدخل لتحديد قيمة الصلابة.
• سيناريو التطبيق: يستخدم بشكل رئيسي لقياس المواد الأصعب، مثل الفولاذ المعالج بالحرارة، الفولاذ المحامل، الفولاذ الأداة، الخ.
• العلاقة مع قوة الشد: عندما تكون صلابة الفولاذ أقل من 500HB ، تكون قوة الشد متناسبة مباشرة مع الصلابة ، أي ، [text{Tensile Strength(kg/mm2)}=3.2timestext{HRC}.

• تعريف: صلابة فيكرز تستخدم مدخل هرمية مربعة من الماس بزاوية وجه نسبية 136 درجة ، والضغط على سطح المادة بقوة اختبار محددة ،ويتم تمثيل قيمة القسوة بمتوسط الضغط على مساحة سطح الوحدة من حفرة الهرم التربيعي.
• سيناريو التطبيق: مناسب لقياس مواد مختلفة ، وخاصة المواد الرقيقة والطبقات الصلبة للسطح ، مثل الطبقات المكربرة والنتراتية.
• العلاقة مع قوة الشد: هناك علاقة معينة تتوافق بين قيمة القسوة وقوة الشد ، ولكن هذه العلاقة ليست صالحة في جميع السيناريوهات ،خاصة في ظل ظروف معالجة حرارية مختلفة.

• تعريف: صلابة برينيل تستخدم كرة فولاذية متصلبة أو كرة كربيد التونغستين ذات قطر معين للضغط على سطح المعدن الذي سيتم اختباره بحمل اختبار معين ،قياس قطر التجويف على السطح، وحساب نسبة مساحة السطح الكروية للشحنة إلى الحمل.
• سيناريو التطبيق: يستخدم بشكل عام عندما تكون المادة أكثر ليونة ، مثل المعادن غير الحديدية ، أو الصلب قبل المعالجة الحرارية ، أو الصلب بعد التسخين.
• العلاقة مع قوة الشد: عندما تكون صلابة الفولاذ أقل من 500HB ، تكون قوة الشد متناسبة مباشرة مع الصلابة ، أي ،[text{قوة الشد ((kg/mm2)}=frac{1}{3}timestext{HB}].

هناك علاقة تقريبية متوافقة بين قيم القسوة وقيم قوة الشد.وذلك لأن قيمة القسوة تحددها مقاومة التشوه البلاستيكي الأولية ومقاومة التشوه البلاستيكي المستمرةكلما كانت قوة المادة أعلى، كلما زادت مقاومة التشوه البلاستيكي، وكلما زادت قيمة القسوة.هذه العلاقة قد تختلف في ظل ظروف معالجة حرارية مختلفة، وخاصة في الحالة منخفضة درجة الحرارة، حيث توزيع قيم قوة الشد متناثرة جدا، مما يجعل من الصعب تحديد بدقة.

باختصار ، HRC و HV و HB هي ثلاث طرق شائعة الاستخدام لقياس صلابة المواد ، كل منها قابل للتطبيق على مواد و سيناريوهات مختلفة ،ولديهم علاقة معينة مع قوة الشد للمادةفي التطبيقات العملية، يجب اختيار طريقة اختبار القسوة المناسبة على أساس خصائص المواد ومتطلبات الاختبار.