8-Svečias rašė:
Sveiki, ar galite paaiskinti kuo skiriasi geleztes stiprumas nuo kietumo? Ka reiskia pvz. „kietumas 55 HRC“ ir kaip tai nustatoma? Aciu.
Metalo
stiprumas – tai sąvoka, reiškianti bendrą metalinio gaminio atsparumą įvairioms mechaninėms deformacijoms nesuyrant, o
kietumas - pasipriešinimas kito kūno fiziniam poveikiui nesuyrant lokalioje poveikio vietoje. Kalbant supaprastintai, kietumas, kaip ir standumas ar tamprumas, - tai tik viena iš metalo mechaninių savybių, apibūdinama atsparumu tam tikram poveikiui.
Kad išsamiau paaiškinti šių sąvokų skirtumus, vertėtų prisiminti Medžiagų mokslo pagrindus ir kai kuriuos terminus.
Pradėkime nuo to, kad fizinės medžiagų savybės, apibudinančios medžiagų atsparumą, vadinamos mechaninėmis medžiagų savybėmis. Medžiagų savybės priešintis jas ardančiam jėgų poveikiui vadinamos mechaniniu atsparumu. Mechaninis atsparumas nustatomas mechaniniais medžiagų bandymais, kurie atliekami specialia įranga deformuojant tam tikros medžiagos gaminį.
Deformacija - tai įvairių jėgų veikiamo gaminio matmenų ir formos kitimas. Yra dvi deformacijos rūsys: tamprioji ir plastinė.
Tamprioji (grįžtamoji) - tokia deformacija, kai jėgoms veikiant, gaminio matmenys ir forma pasikeičia, tačiau joms nustojus veikti, deformacija išnyksta, t.y. gaminys atgauna pirmykščius matmenis bei formą. Plastinė (liekamoji) deformacija tokia, kai jėgoms nustojus veikti, matmenys ir forma lieka pakitę.
Stiprumas – išorinių jėgų veikiamos medžiagos geba priešintis deformavimui nesuyrant.
Standumas – išorinių jėgų veikiamo gaminio geba išlaikyti matmenis deformacijų ribose.
Tamprumas - medžiagos geba atgauti pirmykščius matmenis ir formą, kai pašalinama apkrova.
Plastiškumas - medžiagos geba deformuotis nesuyrant, kai veikia apkrova ir išlaikyti pakitusią forma, kai apkrova pašalinama.
Trapumas - medžiagos savybė suirti nesusidarant pastebimoms plastinėms deformacijoms.
Tąsumas - medžiagos geba priešintis susidariusio plyšio plėtimuisi. Reikia skirti tąsumą nuo plastiškumo.
Smūginis tąsumas - geba priešintis suirimui veikiant smūginei apkrovai, t.y. staiga didėjančiai apkrovai.
Kietumas - medžiagos geba priešintis kito kietesnio kūno (indentoriaus) įspaudimui ar įrėžimui ir nesuirti lokaliame deformuotame tūryje.
Kietumas nėra atskira medžiagos fizinė konstanta (pvz., kaip medžiagos lyginamasis svoris, tankis ir pan.). Tai atitinkama forma išreikštas medžiagos mechaninis atsparumas, atitinkantis tam tikrą deformacijos ir įtempių būvį, panašiai kaip atsparumas tempimui, gniuždymui, sukimui ar pan. Tačiau kietumas yra svarbus įrankinių plienų (kurie labiausiai paplitę peilių gamyboje) mechaninis rodiklis, nes praktiškai nusako atsparumą kontaktiniams įtempimams įrankio darbinėje briaunoje ir todėl neretai vartojamas kaip bendrinis medžiagų stiprumo sąvokos analogas. Tačiau peilių atžvilgiu tai nėra visai teisinga, nes priklausomai nuo peilio paskirties, ne mažiau svarbios gali būti ir kitos geležtės metalo savybės, pvz.: plastiškumas ar smūginis tąsumas.
Kietumo bandymai nuo kitų medžiagų mechaninių savybių bandymų skiriasi tuo, kad juos atliekant deformuojamas ne visas bandinio turis, o tik nedidelė jo dalis. Kietumas nustatomas pastovia jėga ir greičiu spaudžiant į bandomojo metalo paviršių atitinkamos formos antgalį. Priklausomai nuo matavimo būdo - rutuliuką, kūgį ar keturbriaunę piramidę. Iš indentoriumi padaryto įspaudo matmenų galima spręsti apie medžiagos kietumą. Kuo metalas kietesnis, tuo veikiant tai pačiai jėgai indentorius padarys mažesnį įspaudą. Ir atvirkščiai, kuo metalas minkštesnis, tuo įspaudo skersmuo ar gylis bandinio paviršiuje bus didesni.
Medžiagos kietumas yra išreiškiamas masės dimensija kG/mm2 arba jėgos dimensiją, kur 1 kG ≈ 10 N ir 1 kG/mm2 ≈ 10 MPa, 100 kG/mm2 ≈ 1 GPa. Yra sudaryti standartai kietumo nustatymui ir jų palyginimo lentelės. Kietumas žymimas raide "H". Po raides H einantys simboliai, raidės ar skaičiai žymi būdo pavadinimą, naudojamos apkrovos dydį ir pan. Pavyzdžiui, žymėjimas 250 HB reiškia kietumo dydį, nustatytą Brinelio metodu (į tiriamą medžiagą įspaudžiamas grūdinto plieno rutuliukas), 252 HV – Vikerso (į paviršių įspaudžiama keturbriaunė deimantinė piramidė, kurios viršūnės kampas - 136 0).
Klausime nurodytu atveju – 55 HRC - kietumas nustatytas
Rokvelio metodu, naudojant kūgį (pagal C skalę, 1500 N apkrova), o jei būtų 55 HRB – kietumas nustatytas naudojant rutuliuką ( B skalė, 1000 N apkrova) arba 55 HRA - bandymas atliktas kūgiu (naudojant skalę A, 600 N apkrova).
Nors įvairiais matavimo metodais nustatyta kietumo skaitinė reikšmė gali būti tokia pati, faktinis metalo kietumas nebus vienodas, nes matuojant skirtingais metodais skaitinė kietumo išraiška būna skirtinga. Šioms reikšmėms tarpusavyje palyginti yra sudarytos specialios lentelės.
Peilių geležčių kietumas kaip taisyklė žymimas simboliu HRC (t.y. nustatomas Rokvelio metodu pagal C skalę ar atitinkamai perskaičiuojamas į HRC).
Nustatant kietumą Rokvelio metodu, kietiems metalams į bandinio paviršiu įspaudžiamas kūgis (viršūnes kampas 120o ), o bandant minkštus metalus - 1,587 mm skersmens grūdinto plieno rutuliukas. Kūgio ir rutuliuko įsmigimo gylis atskaičiuojamas prietaiso indikatoriaus skalėje sugraduotoje HR kietumo vienetais. Kietumo nustatymo principas yra toks: apkrovus antgalį pradine 100 N apkrova gaunamas pradinis įsmigimo gylis, o pridėjus papildomą apkrovą iki 1500 N gaunamas maksimalus įsmigimo gylis. Rokvelio kietumo matas yra skirtumas tarp maksimalaus įsmigimo gylio ir pradinio įsmigimo gylio.
Pagal šį kietumo matą randamas kietumo Rokvelio skaičius. Kuo didesnis kietumas, tuo didesnis skaičius. Peiliu geležčių kietumas, priklausomai nuo plieno rūšies ir užgrūdinimo, būna 45-65 HRC ribose.
Kietumo bandymas Rokvelio metodu yra nesudėtingas ir palieka tik mažą įspaudą, todėl šis metodas yra plačiai taikomas.
Dar vertėtų paminėti kietumo bandymą
Šoro metodu, kuris skiriasi nuo jau minėtų statinio kietumo matavimo būdų, nes Šoro metodu kietumas kompiuterio pagalba matuojamas dinamiškai ne pagal padaryto įspaudo dydį, o pagal plieninio rutuliuko atšokimo aukštį. Kuo medžiaga minkštesnė, tuo didesnė jos plastinė deformacija. Deformuojantis bandomai medžiagai gesinama rutuliuko kinetinė energija ir jis mažiau atšoka nuo paviršiaus. Panašiai kaip kamuolys nevienodai atšoka pvz. nuo čiužinio ir nuo medinių grindų. Matuojant bandinio kietumą, rutuliuku užtaisytas prietaisas stabiliai prispaudžiamas prie bandinio paviršiaus ir paspaudus prietaiso mygtuką daužiklis paleidžia rutuliuką. Minikompiuteris išmatuoja rutuliuko atšokimo aukštį ir ekrane parodomas kietumo skaičius. Patogu tai, kad naudojant šį prietaisą galime pasirinkti kokiais vienetais gauti kietumą - HB, HV, HRC ar pan. Šoro metodas ypač patogus tais atvejais kai negalima palikti įspaudimo žymių paviršiuose.