¿Cuánto sabes sobre la dureza del material?

Para garantizar el rendimiento y la vida útil, el material de la cortadora, las herramientas de medición y los moldes utilizados en la fabricación mecánica deben tener suficiente dureza.Hoy, discutiré la dureza del material con usted.La dureza es una medida de la capacidad de un material para resistir la deformación local, especialmente la deformación plástica, la indentación o el rayado. En general, cuanto mayor sea la dureza del material, mejor será su resistencia al desgaste, por ejemplo, los engranajes y otras piezas mecánicas requerirán una cierta dureza para garantizar una resistencia al desgaste y una vida útil suficientes.

Tipos de dureza

Como se muestra arriba, solía haber tantos tipos de dureza. Le presentaré la prueba de dureza por indentación común y práctica en la dureza de los metales.

Definición de dureza

1. La dureza Brinell

El método de prueba de dureza Brinell (símbolo HB), que se ha convertido en una especificación de dureza aceptada, es uno de los primeros métodos en desarrollarse y resumirse, y ha contribuido a la aparición de otros métodos de prueba de dureza.

El principio de la prueba de dureza Brinell es: el indentador (bola de acero o bola de carburo, diámetro Dmm) aplica la fuerza de prueba F, después de que se presiona la muestra, el área de contacto S (mm2) entre el indentador de bola y la muestra se calcula en el diámetro cóncavo d (mm) dejado por el indentador, y se excluye el valor obtenido por la fuerza de prueba. Cuando el indentador es una bola de acero, el símbolo es HBS, y cuando la bola de carburo cementado es HBW. k es una constante (1/g= 1/9.80665 = 0.102).

2. La dureza Vickers

La dureza Vickers (símbolo HV) es el método de prueba más utilizado que se puede probar con cualquier fuerza de prueba, especialmente en el campo de durezas pequeñas por debajo de 9.807N.

La dureza Vickers es el valor obtenido al dividir la fuerza de prueba F (N) por el área de contacto S (mm2) entre la placa estándar y el indentador, calculado en base a la longitud de la diagonal d (mm, la longitud promedio en ambas direcciones) de la indentación formada en la placa estándar por el indentador (diamante cónico tetragonal, ángulo de superficie relativo = 136°) a la fuerza de prueba F (N). k es una constante (1/g=1/9.80665)

3. La dureza Knoop

La dureza Knoop (símbolo HK), como se muestra en la siguiente fórmula, se calcula dividiendo la fuerza de prueba por el área de proyección de la indentación A (mm2) en base a la longitud de la diagonal más larga d (mm) de la indentación formada en la lámina estándar a la fuerza de prueba F al presionar el indentador de diamante largo con ángulos laterales relativos de 172°30' y 130°.

La dureza Knoop también se puede medir reemplazando el indentador Vickers de un microdurómetro con un indentador Knoop.

4. La dureza Rockwell

La dureza Rockwell (símbolo HR) o dureza superficial Rockwell se mide aplicando una fuerza de precarga a la lámina estándar utilizando un indentador de diamante (ángulo de la punta del cono: 120°, radio de la punta: 0.2 mm) o un indentador esférico (bola de acero o bola de carburo), luego aplicando una fuerza de prueba y restaurando la fuerza de precarga.

Este valor de dureza se deriva de la fórmula de dureza, que se expresa como la diferencia entre la profundidad de indentación h (µm) entre la fuerza de precarga y la fuerza de prueba. La prueba de dureza Rockwell utiliza una fuerza de precarga de 98.07N, y la prueba de dureza superficial Rockwell utiliza una fuerza de precarga de 29.42N. El símbolo específico proporcionado en combinación con el tipo de indentador, la fuerza de prueba y la fórmula de dureza se denomina escala. Las Normas Industriales Japonesas (JIS) definen varias escalas de dureza relacionadas.

HR (indentador de diamante, dureza Rockwell) = 100-h/0.002 h:mm

HR (indentador de bola, dureza Rockwell) = 130-h/0.002 h:mm

HR (indentador de diamante/bola, dureza superficial Rockwell) = 100-h/0.001 h:mm

Máquinas de prueba de dureza

son ampliamente utilizadas porque son simples y rápidas de operar y se pueden probar directamente en la superficie de materias primas o piezas.

Guía de selección de durezaGuía de selección de métodos de prueba de dureza para su referencia:

Material

Microdureza Vickers

Basándose en el hecho de que los objetos con la misma dureza tienen igual resistencia a los dos tipos de indentadores Knoop y Vickers, se deduce la tensión de los dos tipos de indentadores Vickers y Knoop bajo carga respectivamente, y luego, según σHK=σHV, se obtiene HV=0.968HK. Esta fórmula se mide bajo carga baja y el error es relativamente grande. Además, cuando el valor de dureza es superior a HV900, el error de esta fórmula es muy grande y se pierde el valor de referencia.

• Después de la derivación y corrección, se propone la fórmula de conversión de dureza Knoop y dureza Vickers.

• Verificado con datos reales, el error de conversión relativo máximo de la fórmula es del 0.75%, lo que tiene un alto valor de referencia.
• Conversión de Rockwell a Vickers

La fórmula de conversión de Hans· Qvarnstorm propuesta por Qvarnstorm se modifica para obtener la fórmula de conversión de dureza Rockwell a dureza Vickers:

• Esta fórmula se convierte con los datos estándar de dureza de metales ferrosos publicados en China, y su error HRC está básicamente dentro del rango de ±0.4HRC, su error máximo es solo 0.9HRC, y el error máximo calculado de HV es ±15HV.

• Según la tensión σHRC=σHV de diferentes indentadores, la fórmula se obtiene analizando la curva de relación entre la dureza Rockwell y la profundidad de indentación de dureza Vickers.

Esta fórmula se compara con el valor de conversión experimental estándar nacional, y el error entre el resultado del cálculo de la fórmula de conversión y el valor experimental estándar es ±0.1HRC.

• Según los datos experimentales reales, la conversión de dureza Rockwell a dureza Vickers se discute mediante regresión lineal, y se obtiene la fórmula:

Esta fórmula tiene un rango de uso pequeño y un error grande, pero es fácil de calcular y se puede usar cuando la precisión no es alta.

• Conversión de Rockwell a dureza Brinell

Se analiza la relación entre la indentación Brinell y la profundidad de indentación Rockwell, y se obtiene la fórmula de conversión según la tensión σHRC=σHB del indentador.

• El error entre los resultados calculados y los valores experimentales estándar es ±0.1HRC.

• Según los datos experimentales reales, la fórmula se obtuvo mediante el método de regresión lineal.

El error de la fórmula es grande y el rango de uso es pequeño, pero el cálculo es simple y se puede usar cuando la precisión no es alta.

• Conversión de Brinell a Vickers

La relación entre la dureza Brinell y la dureza Vickers también se basa en σHB=σHV.

• El resultado de la conversión de esta fórmula se compara con el valor de conversión del estándar nacional, y el error de conversión es ±2HV.

Conversión de Knoop a Rockwell

Debido a que las curvas correspondientes de Knoop y Rockwell son similares a parábolas, la fórmula de conversión aproximada se deriva de las curvas.

• Esta fórmula es precisa y puede usarse como referencia.