שלושה תקני קשיות לפלדה

היכולת של חומר מתכת להתנגד לחדירת המשטח על ידי חפצים קשים נקראת קשיות. על פי שיטות בדיקה שונות והיקף היישום, ניתן לחלק את הקשיות לקשיות ברינל, קשיות רוקוול, קשיות ויקרס, קשיות חוף, קשיות מיקרו וקשיות בטמפרטורה גבוהה. ישנן שלוש קשיות נפוצות לצינורות: קשיות ברינל, רוקוול וויקרס.

קשיות א. ברינל (HB)

השתמש בכדור פלדה או בכדור קרביד בקוטר מסוים כדי ללחוץ לתוך משטח המדגם עם כוח הבדיקה שצוין (F). לאחר זמן ההחזקה שצוין, הסר את כוח הבדיקה ומדדו את קוטר ההזחה (L) על משטח המדגם. ערך קשיות ברינל הוא המנה המתקבלת על ידי חלוקת כוח הבדיקה בשטח הפנים של הכדור המחורץ. מבוטא ב-HBS (כדור פלדה), היחידה היא N/mm2 (MPa).

נוסחת החישוב היא:
בנוסחה: F–כוח הבדיקה שנלחץ לתוך פני השטח של דגימת המתכת, N;
D–קוטר של כדור פלדה לבדיקה, מ"מ;
d–קוטר ממוצע של הזחה, מ"מ.
המדידה של קשיות Brinell מדויקת ואמינה יותר, אך בדרך כלל HBS מתאימה רק לחומרי מתכת מתחת ל-450N/mm2 (MPa), ואינה מתאימה לפלדה קשיחה יותר או לצלחות דקות יותר. בין תקני צינור פלדה, קשיות Brinell היא הנפוצה ביותר. קוטר השקע d משמש לעתים קרובות כדי לבטא את קשיות החומר, שהיא אינטואיטיבית ונוחה כאחד.
דוגמה: 120HBS10/1000130: זה אומר שערך הקשיות של Brinell שנמדד באמצעות כדור פלדה בקוטר 10 מ"מ תחת כוח הבדיקה של 1000Kgf (9.807KN) למשך 30 שניות (שניות) הוא 120N/mm2 (MPa).

ב. קשיות רוקוול (HR)

מבחן קשיות רוקוול, כמו מבחן קשיות ברינל, היא שיטת בדיקת הזחה. ההבדל הוא שהוא מודד את עומק השקע. כלומר, תחת הפעולה הרציפה של כוח הבדיקה הראשוני (Fo) וכוח הבדיקה הכולל (F), נלחץ המכנס (חרוט או כדור הפלדה של מפעל הפלדה) לתוך פני השטח של המדגם. לאחר זמן ההחזקה שצוין, הכוח העיקרי מוסר. כוח בדיקה, השתמש בתוספת עומק ההזחה השיורית הנמדדת (e) כדי לחשב את ערך הקשיות. ערכו הוא מספר אנונימי, המיוצג על ידי הסמל HR, והסולמות המשמשים כוללים 9 סולמות, כולל A, B, C, D, E, F, G, H ו-K. ביניהם, הסולמות הנפוצים לפלדה בדיקות קשיות הן בדרך כלל A, B ו-C, כלומר HRA, HRB ו- HRC.

ערך הקשיות מחושב באמצעות הנוסחה הבאה:
בעת בדיקה עם סולמות A ו-C, HR=100-e
בעת בדיקה עם סולם B, HR=130-e
בנוסחה, e – תוספת עומק ההזחה השיורית מתבטאת ביחידה המצוינת של 0.002 מ"מ, כלומר, כאשר התזוזה הצירית של המפתח היא יחידה אחת (0.002 מ"מ), זה שווה ערך לשינוי בקשיות Rockwell באחד מִספָּר. ככל שערך e גדול יותר, כך קשיות המתכת נמוכה יותר, ולהיפך.
ההיקף הרלוונטי של שלושת הסולמות לעיל הוא כדלקמן:
HRA (חרוט חרוט יהלומים) 20-88
HRC (חרוט חרוט יהלומים) 20-70
HRB (קוטר 1.588 מ"מ כדור פלדה) 20-100
בדיקת קשיות Rockwell היא שיטה בשימוש נרחב כיום, ביניהם נעשה שימוש ב-HRC בתקני צינור פלדה שנית רק לאחר קשיות Brinell HB. ניתן להשתמש בקשיות Rockwell למדידת חומרי מתכת מרכים במיוחד לקשים במיוחד. זה מפצה על החסרונות של שיטת ברינל. היא פשוטה יותר משיטת ברינל וניתן לקרוא את ערך הקשיות ישירות מהחוגה של מכונת הקשיות. עם זאת, בשל השקע הקטן שלו, ערך הקשיות אינו מדויק כמו שיטת ברינל.

ג. קשיות ויקרס (HV)

מבחן הקשיות של Vickers הוא גם שיטת בדיקת הזחה. הוא לוחץ משטח יהלום פירמידלי מרובע עם זווית כלולה של 1360 בין משטחים מנוגדים לתוך משטח הבדיקה בכוח בדיקה נבחר (F), ומסיר אותו לאחר זמן ההחזקה שצוין. כוח, למדוד את אורך שני האלכסונים של השקע.

ערך הקשיות של Vickers הוא המנה של כוח הבדיקה חלקי שטח פני הכניסה. נוסחת החישוב שלו היא:
בנוסחה: סמל קשיות HV–Vickers, N/mm2 (MPa);
F–כוח מבחן, N;
d–הממוצע האריתמטי של שני האלכסונים של השקע, מ"מ.
כוח הבדיקה F בשימוש בקשיות Vickers הוא 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) ושש רמות אחרות. ניתן למדוד את ערך הקשיות הטווח הוא 5~1000HV.
דוגמה לשיטת ביטוי: 640HV30/20 פירושו שערך הקשיות של Vickers שנמדד בכוח בדיקה של 30Hgf (294.2N) למשך 20S (שניות) הוא 640N/mm2 (MPa).
ניתן להשתמש בשיטת הקשיות של Vickers כדי לקבוע את הקשיות של חומרים מתכתיים דקים מאוד ושכבות פני השטח. יש לה את היתרונות העיקריים של שיטות ברינל ורוקוול ומתגברת על החסרונות הבסיסיים שלהן, אבל היא לא פשוטה כמו שיטת רוקוול. שיטת Vickers משמשת לעתים רחוקות בתקני צינור פלדה.