دليل ومخطط مقياس موس للصلابة النهائي
هل تساءلت يوماً عن صلابة المواد من حولك؟ من نعومة التلك إلى صلابة الألماس التي لا مثيل لها، يقدم لك مقياس موس رحلة رائعة عبر...
هل تساءلت يوماً عن سبب صلابة الألماس؟ سنستكشف في هذه المقالة عالم صلابة المواد الرائع، من التلك إلى الماس. ستتعلم كيف تقيس الاختبارات المختلفة، مثل اختبارات برينل وروكويل وفيكرز، هذه الخاصية المهمة، ولماذا هي مهمة في الهندسة. استعد لكشف الأسرار الكامنة وراء قوة المواد!
الصلابة:: القدرة على مقاومة تشوه المسافة البادئة الموضعية أو الكسر الناتج عن الخدش.
نوعان من جداول تسلسل صلادة موس
| الطلب | المواد | الطلب | المواد |
| 1 | التلك | 1 | التلك |
| 2 | غوبسي | 2 | غوبسي |
| 3 | الكالسيت | 3 | الكالسيت |
| 4 | الفلوريت | 4 | الفلوريت |
| 5 | الأباتيت | 5 | الأباتيت |
| 6 | أورثوكلاز | 6 | أورثوكلاز |
| 7 | الكوارتز | 7 | SiO2 زجاج |
| 8 | توباز | 8 | الكوارتز |
| 9 | كوريندون | 9 | توباز |
| 10 | أداماس | 10 | العقيق |
| - | 11 | الزركونيا المنصهرة | |
| - | 12 | كوريندون | |
| - | 13 | كربيد السيليكون | |
| - | 14 | سقيفة الكربنة | |
| - | 15 | الماس | |
لتحديد صلادة برينل لمادة معدنية، قم بتطبيق حمولة معينة F باستخدام مسافة بادئة كروية قطرها D على سطحها وحافظ عليها لمدة محددة. ستؤدي هذه العملية إلى تكوين مسافة بادئة كروية، وتعتبر قيمة الحمل لكل وحدة مساحة من المسافة البادئة هي صلادة برينل للمادة مادة معدنية.
قياس قطر المسافة البادئة
مادة إندنتر ：
على سبيل المثال: 280HBS10/3000/30
1 كجم/قوة دافعة = 9.81 نيوتن
الشروط العامة: قطر الكرة الفولاذية 10 مم؛ حمولة 3000 كجم؛ 10 ثوانٍ من الضغط، أي HB280
عند القياس صلابة برينل مع وجود مسافات بادئة بأقطار مختلفة وأحمال مختلفة الأحجام، يجب استيفاء مبدأ التشابه الهندسي للحصول على نفس قيمة HB، أي أن تكون زاوية الفتحφ للمسافة البادئة متساوية.
الطريقة: يجب قياس نفس HB للعينات ذات المادة نفسها ولكن بسماكة مختلفة، أو المواد ذات الصلابة والليونة المختلفة.
عند تحديد D و F، F/D2 يجب أن تكون هي نفسها.
مبدأ التشابه الهندسي للمسافة البادئة:
يمكن ملاحظة أنه طالما ظل F/D ثابتًا، فإن HB يعتمد فقط على زاوية الضغط φ.
ف/د2 النسبة: 30،15،10،10،5،2.5،1.25،1
وفقًا للوائح الهندسية، فإن نسبة F/D2 30 و10 و2.5، والتي يتم اختيارها وفقًا لصلابة المادة وسُمك العينة.
انظر مختلف المعايير ومواصفات الاختبار للحصول على التفاصيل.
الشكل 1-21 تطبيق مبدأ التشابه
جدول الاختيار لاختبار صلابة برينل P/D2
| نوع المادة | رقم صلابة برينل/HB | سُمك العينة/ملم | العلاقة بين الحمولة P وقطر المسافة البادئة D | قطر المسافة البادئة D/نانومتر | الحمل P/كيلوغرام/فرد | وقت الاحتفاظ بالتحميل/الثانية |
| فلزات حديدية | 140~450 | 6~3 4-2 <2 | ع=30 د2 | 1052.5 | 3000 750 187.5 | 10 |
| <140 | >6 6~3 <3 | ف=10 د2 | 1052.5 | 1000 250 62.5 | 10 | |
| المعادن غير الحديدية | >130 | 6~3 4-2 <2 | ع=30 د2 | 1052.5 | 3000 750 187.5 | 30 |
| 36~130 | 9~3 6~2 <3 | ف=10 د2 | 1052.5 | 1000 250 62.5 | 30 | |
| 8-35 | >6 6~3 <3 | ع=2.5 د2.5 د2 | 1052.5 | 250 62.5 15.6 | 60 |
تُظهر التجربة أن HB مستقر وقابل للمقارنة عندما يكون 0.25D <d <0.5D.
إذا كان له تأثير على الاختبار، فيجب أن يتم إجراؤه وفقًا للوائح بشكل صارم، بشكل عام 10 و30.
هذه الطريقة مناسبة تمامًا للمواد الخشنة أو غير المتجانسة بسبب مساحة المسافة البادئة الكبيرة ودقة القياس العالية. ومع ذلك، نظرًا لحجم المسافة البادئة الكبير، قد يكون فحص المنتجات النهائية أمرًا صعبًا.
يتم استخدامه في المقام الأول لفحص المواد الخام، وتقتصر مادة المسافة البادئة على المواد الأكثر ليونة (HB450 ~ 650). بالإضافة إلى ذلك، فإن كفاءة قياس المسافة البادئة منخفضة نسبيًا.
يمكن استخدام عمق المسافة البادئة لتعكس صلابة المواد.
للتكيف مع المواد اللينة والصلبة المختلفة، تستخدم العديد من درجات أجهزة اختبار الصلابة مسافات بادئة وأحمال مختلفة.
إحدى الدرجات الشائعة هي درجة C، HRC، والتي تستخدم حمولة إجمالية تبلغ 150 كجم قدمًا وقاعدة مخروطية ماسية مخروطية بزاوية 120 درجة يتم تحميلها مرتين.
أولاً، يتم تطبيق حمولة أولية P1=10 كجم قدم لضمان التلامس المناسب بين المسافة البادئة وسطح المادة. ثم، يضاف الحمل الرئيسي P2=140 كجم قدم.
بعد إزالة P2، يتم قياس عمق المسافة البادئة واستخدامها لتحديد صلابة المادة.
الشكل 3-17 رسم تخطيطي لمبدأ وعملية اختبار اختبار صلابة روكويل
(أ) إضافة حمولة مسبقة (ب) إضافة حمولة رئيسية (ج) تفريغ الحمولة الرئيسية
| رمز الصلابة | الرأس المستخدم | إجمالي قوة الاختبار N | نطاق التطبيق | النطاق التطبيقي |
| HRA | مخروط الماس | 588.4 | 20-88 | الكربيد، والسبائك الصلبة، وفولاذ الأدوات المروي، والفولاذ المقوى الضحل |
| HRB | φ 1.588 مم كرة فولاذية 1.588 مم | 980.7 | 20-100 | الصلب الطري وسبائك النحاس وسبائك الألومنيوم والحديد الزهر القابل للطرق |
| لجنة حقوق الإنسان | مخروط الماس | 1471 | 20-70 | الفولاذ المروي, مروي ومخفف فولاذ، فولاذ مقوّى بعمق |
إندنتر 120 مخروط ماسي 120 أو كرة فولاذية مقواة
تعريف صلابة روكويل:
0.002 مم عمق المسافة البادئة المتبقية هو وحدة صلابة روكويل.
K - ثابت، 130 للإندينتر الكروي الفولاذي و100 للإندينتر الماسي
الجدول 3-6 مواصفات اختبار صلابة روكويل وتطبيقها
| المسطرة | نوع المسافة البادئة | قوة الاختبار الأولي/N | قوة الاختبار الرئيسية/N | إجمالي قوة الاختبار/النانو | ثابت ك | نطاق الصلابة | أمثلة على التطبيقات |
| A | البُعد الدائري الماسي | 100 | 500 | 600 | 100 | 60~85 | الأجزاء الرقيقة ذات الصلابة العالية والكربيدات الأسمنتية |
| B | φ1.588 مم كرة فولاذية 1.588 مم | 900 | 1000 | 130 | 25~100 | المعادن غير الحديدية والحديد الزهر القابل للطرق ومواد أخرى | |
| C | البُعد الدائري الماسي | 1400 | 1500 | 100 | 20~67 | الفولاذ الهيكلي المعالج حرارياً وفولاذ الأدوات | |
| D | مخروط الماس | 900 | 1000 | 100 | 40-77 | فولاذ مقوى السطح | |
| E | φ3.175 مم كرة فولاذية 3.175 مم | 900 | 1000 | 130 | 70~100 | بلاستيك | |
| F | φ1.588 مم كرة فولاذية 1.588 مم | 500 | 600 | 130 | 40~100 | المعادن غير الحديدية | |
| G | φ1.588 مم كرة فولاذية 1.588 مم | 1400 | 1500 | 130 | 31~94 | الفولاذ اللؤلؤي والنحاس والنيكل وسبائك الزنك | |
| H | φ3.175 مم كرة فولاذية 3.175 مم | 500 | 600 | 130 | - | سبائك النحاس الملدنة | |
| K | φ3.175 مم كرة فولاذية 3.175 مم | 1400 | 1500 | 130 | 40~100 | المعادن غير الحديدية واللدائنالمعادن غير الحديدية والمواد اللينة غير المعدنيةالمعادن غير الحديدية والحديد الزهر القابل للطرق ومواد أخرى | |
| L | φ6.350 مم كرة فولاذية 6.350 مم | 500 | 600 | 130 | - | ||
| M | φ6.350 مم كرة فولاذية 6.350 مم | 900 | 1000 | 130 | - | ||
| P | φ6.350 مم كرة فولاذية 6.350 مم | 1400 | 1500 | 130 | - | ||
| R | φ12.70 مم كرة فولاذية 12.70 مم | 500 | 600 | 130 | - | الفولاذ الهيكلي المعالج حرارياً وفولاذ الأدوات | |
| S | φ12.70 مم كرة فولاذية 12.70 مم | 900 | 1000 | 130 | - | ||
| V | φ12.70 مم كرة فولاذية 12.70 مم | 1400 | 1500 | 130 | - |
خصائص صلابة روكويل وتطبيقها
(1) تسمح هذه الطريقة بالقراءة المباشرة لقيمة الصلابة وهي ذات كفاءة عالية، مما يجعلها مناسبة لفحص الدفعات.
(2) المسافة البادئة صغيرة وتعتبر بشكل عام "غير مدمرة"، مما يجعلها مناسبة لفحص المنتجات النهائية.
(3) ومع ذلك، يمكن أن يؤدي صغر حجم المسافة البادئة إلى ضعف التمثيل، وبالتالي فهي غير مناسبة للمواد الخشنة أو غير المنتظمة.
(4) ينقسم اختبار صلابة روكويل إلى مقاييس مختلفة، لكل منها مجموعة واسعة من التطبيقات.
(5) من المهم ملاحظة أن قيم صلابة روكويل التي تم الحصول عليها من مقاييس مختلفة غير قابلة للمقارنة.
اضغط على هرم ماسي في السطح المعدني بحمولة معينة F لتشكيل مسافة بادئة هرمية.
قيمة الحمل على منطقة المسافة البادئة للوحدة هي صلابة فيكرز ل مادة معدنية.
عندما تكون وحدة قوة الاختبار F هي kgf:
عندما تكون وحدة قوة الاختبار F هي N:
مادة إندنتر: هرم ماسي بزاوية مضمنة 136 درجة
على سبيل المثال: 270HV30/20، إذا كان وقت الانتظار 10-15 ثانية، فيمكن تسجيله على أنه 270HV
صلابة فيكرز مع حمولة صغيرة جدًا، الحمولة 5-200gf.
يُشار إليه بـ Hm، ويمكن استخدامه لاختبار صلابة الحبة الواحدة أو الطور.
| اختبار فيكرز للصلابة | اختبار فيكرز للحمل المنخفض | اختبار الصلابة الدقيقة فيكرز | |||
| رمز الصلابة | قوة الاختبار/N | رمز الصلابة | قوة الاختبار/N | رمز الصلابة | قوة الاختبار/N |
| HV5 | 49.03 | HVO.2 | 1.961 | HVO.01 | 0.09807 |
| HV10 | 98.07 | HVO.3 | 2.942 | HVO.015 | 0.1471 |
| HV20 | 196.1 | HVO.5 | 4.903 | HVO.02 | 0.1961 |
| HV30 | 294.2 | HV1 | 9.807 | HVO.025 | 0.2452 |
| HV50 | 490.3 | HV2 | 19.61 | HVO.05 | 0.4903 |
| HV100 | 980.7 | HV3 | 29.42 | HVO.1 | 0.9807 |
| ملحوظة: 1. يمكن أن يستخدم اختبار فيكرز للصلابة قوة اختبار أكبر من 980.7 نيوتن؛ 2. يوصى باستخدام قوة اختبار فيكرز الدقيقة. | |||||
خصائص صلابة فيكرز وتطبيقها
(1) يكون الشكل الهندسي للمسافة البادئة متشابهًا دائمًا، بينما يمكن أن يتنوع الحمل.
(2) يكون محيط المسافة البادئة المخروطية الزاوية مميزًا، مما يؤدي إلى دقة قياس عالية.
(3) يتمتع جهاز إندينتر الماس بمجموعة واسعة من التطبيقات ويمكنه توفير مقاييس صلابة متسقة لمختلف المواد.
(4) كفاءة قياس المسافة البادئة منخفضة، مما يجعلها غير مناسبة لفحص الدفعات في الموقع.
(5) المسافة البادئة صغيرة وغير مناسبة للمواد الخشنة أو غير المتجانسة.
ومع ذلك، يمكن استخدام العينات المعدنية لقياس الصلابة أو توزيع الصلابة للمراحل المختلفة.
① حالة الإجهاد لينة جدًا (α>2)، وهي قابلة للتطبيق على نطاق واسع;
صلابة بعض المواد
| المواد | الحالة | الصلابة/(كجم/مم ²） | |
| المواد المعدنية | 99.5% ألومنيوم 99.5% | التلدين | 20 |
| الدرفلة على البارد | 40 | ||
| سبيكة ألومنيوم (A-Zn A-Zn Mg Cu)فولاذ طري (tc=0.2%) | التلدين | 60 | |
| تصلب الترسيب | 170 | ||
| محمل الصلبسبائك الألومنيوم (A-Zn Mg Cu) | التطبيع | 120 | |
| الدرفلة على البارد | 200 | ||
| الصلب الطري (tc=0.2%) | التطبيع | 200 | |
| التبريد (830 ℃) | 900 | ||
| التقسية (150 ℃) | 750 | ||
| مواد السيراميك | المرحاض | التراص | 1500~2400 |
| سيرميت (Co=6%، بدل WC) | 20℃ | 1500 | |
| 750℃ | 1000 | ||
| آل2O3 | ~1500 | ||
| B4C | 2500~3700 | ||
| المواد | الحالة | الصلابة/(كجم/مم²） |
| BN (متر مكعب) | 7500 | |
| الماس | 6000-10000 | |
| زجاج | ||
| السيليكا | 700-750 | |
| زجاج الجير الصودا | 540~580 | |
| زجاج بصري | 550-600 | |
| البوليمر | ||
| بولي إيثيلين عالي الضغط | 40-70 | |
| بلاستيك الفينول (حشو) | 30 | |
| البوليسترين | 17 | |
| زجاج عضوي | 16 | |
| كلوريد البوليفينيل المتعدد الفينيل | 14~17 | |
| ABS | 8-10 | |
| بولي كربونات | 9-10 | |
| بولي أوكسي ميثيلين | 10~11 | |
| أكسيد البولي تترا إيثيلين | 10~13 | |
| بولي سلفون | 10~13 |
الرابطة التساهمية ≥ الرابطة الأيونية> الرابطة الفلزية> الرابطة الهيدروجينية> رابطة فان
② الطريقة بسيطة وغير مدمرة ومناسبة للفحص الميداني;
③ المعنى المادي غير واضح، ومن الصعب تصميمه كمياً.
𞸍 σب ≈KH
فولاذ K=0.33~0.36
سبائك النحاس، الفولاذ المقاوم للصدأ، إلخ: K=0.4 ~ 0.55
العلاقة بين الصلابة والقوة من المعادن الملدنة
| اسم المعدن والسبيكة | إتش بي | σb/MPa | ك σب/هـ ب | σ-1/MPa | σ σ-1/HB | |
| فلزات غير حديديةفلزات حديديةفلزات غير حديدية | النحاس | 47 | 220.30 | 4.68 | 68.40 | 1.45 |
| سبائك الألومنيوم | 138 | 455.70 | 3.30 | 162.68 | 1.18 | |
| دورالومين | 116 | 454.23 | 3.91 | 144.45 | 1.24 | |
| فلزات حديدية | حديد نقي صناعي نقي | 87 | 300.76 | 3.45 | 159.54 | 1.83 |
| 20 فولاذ | 141 | 478.53 | 3.39 | 212.66 | 1.50 | |
| 45 فولاذ | 182 | 637.98 | 3.50 | 278.02 | 1.52 | |
| 18 فولاذ | 211 | 753.42 | 3.57 | 264.30 | 1.25 | |
| فولاذ T12 | 224 | 792.91 | 3.53 | 338.78 | 1.51 | |
| 1Cr18Ni9 | 175 | 902.28 | 5.15 | 364.56 | 2.08 | |
| 2Cr13 | 194 | 660.81 | 3.40 | 318.99 | 1.64 | |
ملاحظة: وحدة الصلابة!
أثناء عملية التحميل، يحدث التشوه المرن أولاً على سطح العينة. ومع زيادة الحمل، يظهر تشوه اللدونة تدريجيًا ويزداد أيضًا.
وتتمثل عملية التفريغ في المقام الأول في استعادة التشوه المرن، بينما يتسبب التشوه اللدن في النهاية في تكوين مسافة بادئة على سطح العينة.
منحنى إزاحة الحمولة للمسافة البادئة النانوية
مبدأ اختبار المسافة البادئة النانوية
هناك اختلافات مهمة بين صلابة النانو والصلابة التقليدية:
أولاً، التعريفان مختلفان.
الصلابة النانوية القوة اللحظية التي تتحملها وحدة المساحة على مسقط مساحة سطح المسافة البادئة للقاعدة أثناء عملية المسافة البادئة للعينة، وهي مقياس لقدرة العينة على تحمل حمل التلامس;
صلابة فيكرز يُعرَّف بأنه متوسط القوة لكل وحدة مساحة على مساحة سطح المسافة البادئة المحتفظ بها بعد تفريغ المسافة البادئة، وهو ما يعكس قدرة العينة على مقاومة التشوه الخطي المتبقي.
في عملية قياس الصلابة، إذا كان التشوه البلاستيكي هو المهيمن على العملية، تكون نتائج التعريفين متشابهة. ومع ذلك، إذا كان التشوه المرن يهيمن على العملية، فستختلف النتائج.
في التلامس المرن النقي، تكون مساحة التلامس المتبقية صغيرة جدًا. ولذلك، فإن التعريف التقليدي للصلابة سوف يعطي قيمة لا نهائية، مما يجعل من المستحيل الحصول على قيمة الصلابة الحقيقية للعينة.
علاوة على ذلك، تختلف نطاقات القياس للطريقتين. لا ينطبق قياس الصلابة التقليدي إلا على العينات كبيرة الحجم، ليس فقط بسبب قيود أداة القياس، ولكن أيضًا لأن المسافة البادئة المتبقية لا يمكن أن تعكس بدقة الصلابة الحقيقية للعينة على المقاييس الدقيقة والنانوية.
تُستخدم تقنيات قياس وطرق حسابية جديدة لقياس الصلابة النانوية، والتي يمكن أن تعكس بدقة أكبر خصائص صلابة العينة على المستويين الميكروي والنانوي.
يتمثل الفرق الرئيسي بين الطريقتين في حساب مساحة المسافة البادئة. يتضمن قياس الصلابة النانوية قياس عمق المسافة البادئة ثم حساب مساحة التلامس باستخدام معادلة تجريبية، بينما يتضمن قياس الصلابة التقليدية الحصول على مساحة سطح المسافة البادئة من الصور الملتقطة بعد التفريغ.
يمكن تقسيم المكونات الأساسية لجهاز اختبار الصلابة النانوية إلى عدة أجزاء، بما في ذلك نظام التحكم، ونظام الملف المتحرك، ونظام التحميل، والمحلل البادئ.
يشيع استخدام المسافات البادئة الماسية، والتي عادةً ما تكون مخروطية مثلثة أو رباعية الحواف.
أثناء الاختبار، يتم إدخال المعلمات الأولية أولاً، وتتم عملية الكشف اللاحقة بشكل آلي بالكامل بواسطة الحاسوب الصغير.
يمكن التلاعب بنظام التحميل وعمل المسافة البادئة عن طريق تغيير التيار في نظام الملف المتحرك.
يتم إجراء القياس والتحكم في حمل ضغط المسافة البادئة بواسطة مقياس الإجهاد، والذي يوفر أيضًا تغذية راجعة لنظام الملف المتحرك للتحكم في الحلقة المغلقة، مما يتيح إكمال الاختبار وفقًا لإعدادات معلمات الإدخال.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO