로크웰 경도 시험 및 강철 처리 효과

브리넬 (H_B),비커스 (V), Knoop (K), 쇼어 경도 테스트를 포함하는 경도를 측정하는 몇 가지 일반적인 방법이 있습니다. 이러한 각 방법은 구(Brinell), 콘(Rockwell) 또는 다이아몬드 피라미드(비커스, 크눕 및 로크웰)의 모양으로 침투기를 사용하여 금속 표면으로 들여쓰기를 만들어 광학적으로 또는 직접 판독하여 측정합니다. 해안 경도 테스트는 일반적으로 플라스틱 또는 기타 폴리머의 표면으로침투를 측정합니다. Brinell 경도 테스트는 도입 된 첫 번째 경도 테스트였으며 초보적 계측을 활용하는 고테스트 하중을위한 견고한 방법입니다. 비커스 경도 테스트는 가장 낮은 에서 가장 높은 기록 된 경도까지 측정 할 수 있으므로 광범위한 값에 걸쳐 경도를 살펴볼 필요가있을 때 유용합니다. Knoop 경도 테스트는 매우 작거나 얇은 샘플을 가진 응용 분야에 유용합니다. 그럼에도 불구 하 고, 로큰 롤 경도 테스트는 가장 인기, 그것은 훨씬 더 빠르고 저렴 한, 뿐만 아니라 직접 광학 도구의 도움 없이 경도를 읽을 수 있는 유일한 경도 테스트 되 고.

이 연구를 위해, 우리는 ASTM E-18에 정의된 대로, 로큰롤 경도 시험에 집중할 것입니다. 일반적인 Rockwell 테스터는 도 1에 표시되며 판독기및 레버 시스템으로 구성되어 뷰어에 숨겨져 있는 하중을 적용합니다. 이러한 컴퓨터의 수동 및 자동화된 버전은 일반적으로 테스트 실험실에서 사용할 수 있습니다.

그림 1: 로큰롤 테스트 기계.

재료가 단단할수록 침투 깊이가 적기 때문에 해당 로큰롤 경도 값이 낮아집니다. 로크웰 B와 C 경도는 다음과 같이 계산됩니다.

경도 테스트의 결과는 가장 적합한 방정식을 통해 광범위한 데이터 집합으로 다른 경도 척도로 변환할 수 있습니다. 그러나 이산, 선형 변환이 하나도 없으므로 결과 값은 절대 값이 아닌 근사치가 됩니다. 예를 들어, 평면 변형하에서 작업하지 않는 경화 재료의 경우:

그림 2는 일반적으로 테스트 기계가 비치되는 교정 블록에 대한 일반적인 들여쓰기를 보여줍니다. 이러한 블록은 기계가 제대로 수행되도록 주기적으로 사용해야 합니다.

그림 2: 교정 블록에 대한 들여쓰기.

일반적으로, 재료의인장 강도 (σ_u)는다음과 같은 방정식을 통해 Brinell 경도 (H_B)와관련이있을 수 있습니다.

재료의 강도가 변경되는 방법 중 하나는 열처리 또는 냉간 압연을 통해서입니다. 일반적으로, 연속적으로 얇은 롤을 통해 차가운 압연은 강한 (그리고 더 단단한 재료)를 초래할 것이다. 비슷한 방식으로, 강철에서 냉각 속도는 기계적 성능 향상에 기여하는 마르텐시틱 구조의 형성에 크게 영향을 미칩니다. 마르텐시틱 구조는 결정체 중심의 테트라고날(BCT)의 뚜렷한 결정 구조를 나타내며, 여기서 결정은 양쪽 끝에 정사각형으로 뻗어 있지만 렌즈와 같이 측면에 더 길어져 재료에 큰 경도를 부여합니다.

열처리를 특성화하는 한 가지 방법은 Jominy 최종 담금질 테스트 (ASTM A225)를 통해서입니다. 이 시험에서는 원형 표본, 4in. 롱은 오븐에서 균일하게 가열된다. 전체 오스테너화(>900°C)에 도달할 수 있도록 원하는 온도에 도달하면, 견본은 한쪽 끝에 워터 제트로 냉각된다. 오스틴화는 철판에서 오스테나이트로 결정 구조를 변경하기 위해 강철을 가열하는 과정으로, 감마상 철로 알려진 철의 금속, 비자기 알로트로프입니다.

워터 제트를 받는 끝은 다른 쪽 끝보다 훨씬 빠르게 냉각되어 다른 마르텐시틱 구조, 따라서 다른 경도를 생성하여 시편의 길이를 따라 다릅니다. 이 시점에서 얕은 평평한 표면은 평평한 표면에서 경도 테스트를 허용하기 위해 시편의 길이를 따라 접지됩니다. Jominy 표본은 로크웰 경도 검사를 입증하는 데 유용하지만, 요미니 엔드 담금질 시험이 측정해야 하는 물질의 경화성과 경도 검사 결과를 혼동하지 않도록 주의해야 한다. 경화성은 마르텐시티트 구조가 재료의 깊이에 따라 어떻게 변화하는지 측정하기 위한 것입니다. 경도는 그 변화를 특징짓는 한 가지 방법입니다.

일반적인 Rockwell C 테스트에서는 인덴터에 예비 하중이 적용되고 초기 침투 깊이가 측정됩니다. 이 첫 번째 단계는 재료 표면의 변형으로 인한 효과를 완화하기 위해 0 또는 참조 위치를 설정하는 것입니다. 다음으로, 주요 하중이 인덴터에 적용됩니다. 마지막으로 프리로드가 제거되고 최종 침투 깊이가 측정됩니다. 그런 다음 이 값의 초기 프리로드 값의 차이를 경도 값으로 계산합니다.

HR C 테스트를 위해 Jominy 표본에서 로크웰 테스트의 일반적인 결과가 비디오에 표시됩니다. 하나는 물 제트에 따라 끝에서 멀리 이동으로 경도는 현저하게 감소. 경도 테스트 값은 테스트 기계 제조업체에서 제공하는 차트를 통해 인장 강도로 변환할 수 있습니다. 결과는 강철이 담금질 끝에서 멀리 이동으로 경도와 강도 모두에서 상당히 변화한다는 것을 보여줍니다.

경도 테스트는 재료에 대한 중요한 엔지니어링 정보를 얻기 위한 주요 테스트 중 하나입니다. 로큰롤 경도 테스트는 첨단 광학 장비의 필요성을 없애고 재료의 경도를 정확하고 저렴하게 신속하게 측정하기 위해 기본 실험실 장비를 사용하기 때문에 경도 테스트가 선호하는 방법입니다. 더 중요한 것은, 이 방법은 상대적인 단순성 때문에 실험실과 테스트 직원 간에 쉽게 번역되고 재현할 수 있다는 것입니다. 프로시저는 사전 로드 조건에서 초기 판독을 한 후 주요 부하를 적용하고 초기 값에서 위치 의 변화를 측정해야 합니다. 그런 다음 이 값을 경도 값으로 계산할 수 있으며 일련의 방정식으로 다른 경도 비늘에 맞게 변환및 근사할 수 있습니다. Rockwell 경도 테스트는 냉각 속도가 강철의 마르텐시트 구조에 미치는 영향과 냉각 속도가 상당히 다른 강점을 가진 재료의 결과를 보여주는 데 사용되었습니다.

경도 테스트를 통해 사용 시 높은 품질의 성능을 보장하는 적절한 재료를 활용할 수 있습니다. 우리가 일상 생활에서 사용하는 모든 제품은 경도 테스트를 거쳤습니다. 다음과 같은 재미있는 시나리오는 경도 테스트를 통해 유용하고 안전한 재료를 즐길 수 있는 방법에 대한 많은 일일 예 중 하나일 뿐입니다. 가족 모임을 위해 뒷마당 바베큐를 던지기 위해 과다한 시간 경도 검사가 사용되었다고 상상해 보십시오. 금속 잔디 의자는 확실히 금속이 충분히 강한 있는지 확인하기 위해 경도 검사를 받아야했기 때문에 베시 이모가 앉았을 때 땅에 떨어지지 않았습니다. 그릴의 금속 화격자는 또한 광범위한 온도에서 경도 테스트를 거쳐야했습니다 (어머니가 고열에서 잘 한 스테이크를 좋아한다는 점을 감안할 때) 필연적으로 그릴에 그릴 집게를 떨어 뜨렸을 때 골절하거나 주지 않도록해야합니다. 고기를 자르는 데 사용하는 칼은 모두 강철을 강화합니다. 마지막으로, 수영장의 금속 사다리는 어린 사촌이 수영장에서 올라가려고 할 때 금속이 고장나면 다시 빠지지 않도록 수중 조건에서 경도 검사를 해야 했습니다. 경도 검사 덕분에 인간의 삶은 말할 것도 없고, 구비 된 햄버거, 브래트 및 핫도그가 많이 있습니다.