Một bước quan trọng trong quy trình sản xuất thép là thì nghiệm phá hủy thép.
Kiểm tra độ cứng là một thí nghiệm chất lượng được sử dụng trong nhà máy đúc thép để đo tính chất của kim loại đúc và sự phù hợp của chúng cho các ứng dụng khác nhau. Sự phổ biến của nó là do bản chất không phá hủy của thử nghiệm, và mối quan hệ của nó với các tính chất cơ học khác. Foundries suy ra ứng suất kéo của vật liệu dựa trên kết quả kiểm tra độ cứng.
Tính chất của thép đúc thay đổi theo thành phần bên trong chúng, điều kiện xử lý và xử lý nhiệt. Điều quan trọng là phải chứng nhận các sản phẩm kim loại đúc phù hợp cho ứng dụng cuối cùng mong muốn. Bốn loại thuộc tính chính rất quan trọng đối với người dùng thép đúc:
- Cường độ chịu lực kéo, nén
- Khả năng chịu va chạm
- Độ cứng
- Khả năng chống ăn mòn
Foundries đôi khi sẽ đúc một phiếu giảm giá thử nghiệm cùng với việc đúc sản phẩm. Kết quả kiểm tra chất lượng từ phiếu kiểm tra được giả định là đúng với sản phẩm đúc. Một số xét nghiệm – chẳng hạn như căng thẳng và tác động kéo – phá hủy mẫu thử trong quá trình này. Tuy nhiên, các thử nghiệm không phá hủy (NDT) không phá hủy mẫu kim loại để thu được kết quả. Ưu điểm của NDT là các thử nghiệm có thể được thực hiện trên chính sản phẩm kim loại đúc, trái ngược với một mẫu thử.
Tác dụng của kiểm tra độ cứng kim loại:
- Khả năng xác minh xử lý nhiệt của một phần trong hoạt động xử lý nhiệt và phân tích độ sâu trường hợp
- Khả năng xác định xem vật liệu có các đặc tính cần thiết cho mục đích sử dụng của nó hay không
- Phương pháp thử nghiệm không phá hủy để có hiệu lực đủ điều kiện và phát hành tài liệu hoặc các thành phần cho các ứng dụng mục tiêu
- Chi phí thấp và hiệu quả nhanh
Thí nghiệm độ cứng là gì?
Thuật ngữ, độ cứng , thường ngụ ý khả năng chống biến dạng. Đối với kim loại, độ cứng chống biến dạng là một trong những yếu tố quan trọng của nó. Có một số thử nghiệm độ cứng khác nhau áp dụng cho đúc kim loại, chúng tôi xin được trình bày dưới đây:
1. Kiểm tra độ cứng Brinell
Kiểm tra độ cứng Brinell sử dụng phương pháp ASTM E10 – Phương pháp thử tiêu chuẩn cho độ cứng Brinell của vật liệu kim loại. Các Hiệp hội Kiểm nghiệm và Đo lường (ASTM) là người giám hộ của tiêu chuẩn này. Nó là một thử nghiệm thụt lề vĩ mô, trong đó một tải trọng cao được sử dụng để thu được phép đo. Kim loại đúc yêu cầu kiểm tra độ cứng vĩ mô do cấu trúc hạt nhiên liệu và tiềm năng cho vật liệu không đồng nhất.
Để có được một số độ cứng Brinell (BHN), một quả bóng cacbua có đường kính cố định ép vào kim loại ở áp suất cố định trong một khoảng thời gian đã định. Khi loại bỏ tải, toán tử đo đường kính thụt đầu dòng để lại và chuyển đổi nó thành BHN bằng cách sử dụng công thức sau:
B H N = 2 P π D ( D – √ D 2 – d 2 )BHN=2PπD(D- -D2- -d2)
P = lực tác dụng (kgf)
D = đường kính của indenter (mm)
d = đường kính thụt đầu dòng (mm)
Tại Hoa Kỳ, tải trọng thử nghiệm cho thép và sắt thường được đặt ở mức tối đa 3000 kgf với một quả bóng 10 mm. Nhôm sử dụng tải thử nghiệm thấp hơn 500kgf, và đôi khi một đầu dò nhỏ hơn 5 mm. Một BHN điển hình dao động từ 50–750 cho kim loại. Bảng Brinell Hardness của hộp công cụ kỹ thuật dưới đây liệt kê một vài ví dụ về BHN:
| VẬT CHẤT | SỐ ĐỘ CỨNG BRINELL |
|---|---|
| Đồng thau mềm | 60 |
| Thép nhẹ | 130 |
| Thép đục | 235 |
| Gang trắng | 415 |
| Bề mặt nitrided | 750 |
Chuẩn bị bề mặt kim loại để kiểm tra độ cứng Brinell là rất quan trọng. Một bề mặt lởm chởm hoặc những khiếm khuyết khác sẽ ảnh hưởng đến kết quả. Đó là khuyến khích để mài bề mặt kim loại để chuẩn bị cho thử nghiệm để giảm thiểu sự thay đổi trong các kết quả.
Nguồn gốc của thử nghiệm độ cứng Brinell kéo dài trở lại năm 1900. Trong những năm đầu của thử nghiệm, kết quả đã bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi quan điểm của nhà điều hành. Các toán tử khác nhau sẽ đưa ra các kết quả khác nhau dẫn đến sự biến thiên cao về đo lường. Tuy nhiên, với sự ra đời của thiết bị đo lường điện tử, mức độ nhất quán đã được cải thiện đáng kể.
2. Kiểm tra độ cứng Rockwell
Kiểm tra độ cứng Rockwell sử dụng phương pháp ASTM E18 – Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn cho độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại. Bài kiểm tra Rockwell có hai giai đoạn. Thiết bị này áp dụng một lực thử nghiệm sơ bộ cho mẫu bằng cách sử dụng một kim cương hoặc bóng indenter. Mục đích của giai đoạn này là để vượt qua bề mặt của kim loại và làm giảm hiệu quả của kết thúc bề mặt trên kết quả cuối cùng. Nhà điều hành đo độ sâu thụt đầu dòng tại thời điểm này. Sau khi giữ tải trước trong một thời gian đã định, sau đó áp dụng tải trọng lớn. Một lần nữa, lực được giữ trong một khoảng thời gian định sẵn, trước khi giảm lực lại thành lực nạp trước. Sau khi thời gian trôi qua, toán tử sẽ đo độ sâu của vết lõm. Số độ cứng Rockwell dựa trên sự khác biệt giữa các phép đo đường cơ sở và độ sâu cuối cùng.
Điều quan trọng là tính chính xác của phép thử Rockwell đối với trục thử nghiệm phải nằm trong phạm vi hai độ vuông góc. Thang đo độ cứng Rockwell đi kèm với thử nghiệm.
R H N = N – ( h / S )RHN=N- -(h/S)
N = hằng số
S = đơn vị thang đo
h = độ sâu thụt đầu dòng
3. Kiểm tra độ cứng phục hồi Leeb
Bài kiểm tra Leeb sử dụng ASTM A956 — Phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn để kiểm tra độ cứng Leeb của các sản phẩm thép. Thử nghiệm Leeb là thước đo sự phục hồi của vật thể từ mẫu thử. Vật liệu cứng hơn tạo ra sự phục hồi lớn hơn, trong khi vật liệu mềm hơn làm giảm năng lượng hồi phục. Vận tốc của vật thể – trước và sau khi nó đập vào mẫu – tạo thành cơ sở cho giá trị hồi phục. Thiết bị kiểm tra Leeb chứa một cuộn dây, đo lường điện áp cảm ứng của quả bóng từ được sử dụng cho thử nghiệm phục hồi. Điện áp cảm ứng này có liên quan trực tiếp đến vận tốc của quả bóng di chuyển qua cuộn dây của thiết bị kiểm tra. Giá trị độ cứng Leeb được tính bằng công thức sau:
L H N = R đ b o u n dV e l o c i t y tôi m p một c tV e l o c i t y× 1000
Ưu điểm của phương pháp Leeb bao gồm thực tế rằng vết lõm còn lại trên mẫu thử nhỏ hơn nhiều so với các phương pháp khác. Nó cũng là xách tay, dễ sử dụng hơn, và nhanh hơn so với các thử nghiệm độ cứng Brinell và Rockwell. Một bất lợi là nó có thể mang lại kết quả biến đổi, nơi bề mặt mẫu là không đồng đều. Độ dày của mẫu và hàm lượng cacbon cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả.
Chuyển đổi số cứng
ASTM E140-12be1 cung cấp các bảng chuyển đổi độ cứng chuẩn cho kim loại để chuyển đổi từ phương pháp thử độ cứng này sang phương pháp thử độ cứng khác. Điều quan trọng cần lưu ý là các chuyển đổi này là gần đúng và phụ thuộc vào các yếu tố như thành phần vật liệu, cấu trúc vi mô và xử lý nhiệt. Mặc dù các bảng dựa trên số lượng lớn các thử nghiệm trên các phương thức khác nhau, kết quả chuyển đổi chỉ có thể được coi là ước tính các giá trị có thể so sánh.
Biểu đồ chuyển đổi độ cứng là một tham chiếu nhanh cho việc chuyển đổi giữa các số độ cứng Brinell / Rockwell và độ bền kéo.
| Rockwell | Brinell | |||||||
| A | B | C | D | E | F | 500 kg | 3000 kg | Xấp xỉ. |
| 60kg Brale |
100kg 1/16 “Bóng |
150kg Brale |
100kg Brale |
100kg 1/8 “Bóng |
60kg 1/16 “Bóng |
10mm thép bóng |
10mm thép bóng |
Độ bền kéo (psi) |
| 86,5 | – – | 70 | 78,5 | – – | – – | – – | – – | – – |
| 86 | – – | 69 | 77,7 | – – | – – | – – | – – | – – |
| 85,6 | – – | 68 | 76,9 | – – | – – | – – | – – | – – |
| 85 | – – | 67 | 76,1 | – – | – – | – – | – – | – – |
| 84,5 | – – | 66 | 75,4 | – – | – – | – – | – – | – – |
| 83,9 | – – | 65 | 74,5 | – – | – – | – – | 739 | – – |
| 83,4 | – – | 64 | 73,8 | – – | – – | – – | 722 | – – |
| 82,8 | – – | 63 | 73 | – – | – – | – – | 705 | – – |
Độ cứng và xử lý nhiệt
Cast kim loại được xử lý nhiệt để thao tác tài sản của họ. Xử lý nhiệt liên quan đến việc nâng nhiệt độ của vật liệu lên một giá trị định trước. Sau đó nó được làm lạnh ở một tốc độ cụ thể tùy thuộc vào các tính chất mong muốn của sản phẩm. Nhiệt độ cuối cùng của chu kỳ gia nhiệt và tốc độ làm mát có tác động trực tiếp lên cấu trúc vi mô của kim loại.
Các cấu trúc vi tinh thể ngọc trai và ferrite cao cấp do tốc độ làm mát nhanh hơn có giá trị độ cứng lớn hơn. Nếu kim loại được dập tắt, kết quả làm mát nhanh chóng trong một vi cấu trúc martensite, có độ cứng lớn nhất của tất cả. Do mối quan hệ trực tiếp giữa vi cấu trúc và độ cứng, kiểm tra độ cứng là một chỉ báo nhanh về việc liệu xử lý nhiệt có thành công hay không.
Độ cứng và tính chất kim loại đúc
Bảng cho thấy độ bền kéo tương quan với độ cứng của vật liệu cụ thể như thế nào. Đây là một tương quan hữu ích bởi vì đo lường căng thẳng căng thẳng là một quá trình phá hoại, trong khi kiểm tra độ cứng không phá hủy. Tuy nhiên, có những hạn chế đối với việc chuyển đổi từ độ cứng thành độ bền kéo và các bảng này chỉ là xấp xỉ.
Mối quan hệ giữa độ cứng Brinell và ứng suất kéo:
T S ( M P a ) = { 3,55 ⋅ H B ( H B ≤ 175 )3,38 ⋅ H B ( H B > 175 )TS(MPmột)={3,55⋅HB(HB≤175)3,38⋅HB(HB>175)
T S ( p s i ) = { 515 ⋅ H B ( H B ≤ 175 )490 ⋅ H B ( H B > 175 )TS(pStôi)={515⋅HB(HB≤175)490⋅HB(HB>175)
HB = Độ cứng Brinell của vật liệu (được đo bằng máy đo tiêu chuẩn và tải trọng 3000kgf)
Sản phẩm đúc và phân loại
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phân loại ống thép đúc . Thành phần của sản phẩm, tính chất hóa học và cơ học, và các quy trình xử lý nhiệt đều đóng một vai trò trong việc chứng nhận từng sản phẩm đúc theo tiêu chuẩn ASTM áp dụng.
ASTM đặt tiêu chuẩn kỹ thuật cho các loại sản phẩm kim loại khác nhau. Điều quan trọng là phải hiểu các điểm này và các thuộc tính của chúng để chọn đúng điểm cho từng ứng dụng. ASTM A27 là một tiêu chuẩn bao gồm đúc thép carbon cho các ứng dụng chung.
Kiểm tra độ cứng trong xưởng đúc
Sự phát triển của kiểm tra độ cứng đã làm cho nó dễ dàng hơn cho các xưởng đúc kim loại để ước tính các tính chất của sản phẩm của họ dựa trên một thử nghiệm đơn giản. Nó không phá hủy, có nghĩa là nó có thể được thực hiện trên các sản phẩm hoàn chỉnh mà không gây ra thiệt hại. Đó là một quá trình nhanh chóng, cho các xưởng đúc phản hồi nhanh về sản phẩm khi họ rời khỏi dây chuyền sản xuất. Sự tương quan giữa độ cứng và độ bền kéo là một hướng dẫn hữu ích để thực hiện đánh giá ban đầu về cấp sản phẩm. Foundries hoàn thành một bộ đầy đủ các bài kiểm tra chứng nhận trước khi phát hành sản phẩm cho khách hàng.
Kiểm tra độ cứng cũng giúp các xưởng đúc kiểm tra quy trình xử lý nhiệt của chúng. Kết quả cho thấy vi cấu trúc của vật liệu có thay đổi như mong đợi hay không. Kiểm tra độ cứng là một thành phần quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng và điều chỉnh quy trình cho các xưởng đúc kim loại
Tags: 2d measure machine, Hardness Measurement Solution, máy do 2d, máy do cmm, máy đo 3d, máy đo độ cứng, máy đo độ cứng vickers, Sinowon, Video measuring instrument