경도는 금속 재료가 외부 힘에 의해 눌리거나 에칭되는 것을 저항하는 능력을 측정하는 것으로, 금속 재료의 기계적 성질을 나타내는 가장 중요한 지표 중 하나입니다. 경도 시험은 금속의 기계적 성질을 평가하는 가장 빠르고 경제적이며 간단한 시험 방법 중 하나입니다. 경도 시험은 다양한 화학 조성, 조직 구조 및 열처리 공정 조건에서 금속 재료의 특성 차이를 반영할 수 있으므로 금속 특성 검사, 열처리 공정 품질 감독 및 신소재 개발에 널리 사용됩니다.
브리넬 경도
직경 D의 담금질 강철 볼 또는 카바이드 볼을 측정할 금속 재료 표면에 일정한 크기의 하중 P로 눌러서 일정 시간 동안 유지한 다음 하중을 제거하여 달성합니다. 하중 P와 압입 표면적 F의 비율은 브리넬 경도 값이며 HB로 표시합니다. 브리넬 경도 값은 일반적으로 킬로그램 힘/mm²(N/mm²)로 표현되지만 실제로는 HBW 또는 HBS로도 일반적으로 사용됩니다.
1 측정 방법
시험 조건: 시험 하중과 시험 강철 볼의 직경은 재료의 실제 성능에 따라 결정해야 합니다. 일반적인 시험 하중과 강철 볼 직경은 서로 다른 재료의 경도 시험에 적응하기 위해 고정된 표준을 가지고 있습니다.
측정 과정: 시험할 재료를 먼저 경도 시험기에 올려놓고, 선택한 하중과 강철 볼로 압입 시험을 실시한다. 일정 시간 유지한 후 하중을 제거하고 압입 직경을 측정한다.
경도 계산: 압입 직경을 기준으로 브리넬 경도 값은 공식을 사용하거나 표를 찾아 계산할 수 있습니다.
2. 응용 프로그램
브리넬 경도 시험기는 주로 주철, 강철, 비철 금속, 연성 합금 및 기타 재료의 경도를 측정하는 데 사용됩니다.
야금, 단조, 전력, 석유 기계, 철도 차량, 자동차, 군사 장비, 실험실, 대학 및 과학 연구 분야에서 널리 사용됩니다.
3 표현방법
HBS 또는 HBW가 있는 브리넬 경도 기호. HBS는 압입자가 경화된 강철 볼임을 나타내며, 재료 아래의 브리넬 경도 값 450을 결정하는 데 사용됩니다. HBW는 압입자가 시멘트 카바이드임을 나타내며, 재료 아래의 브리넬 경도 값 650을 결정하는 데 사용됩니다.
표현: HBS 또는 HBW 앞의 숫자는 경도 값이고, 그 뒤에는 압입자의 볼 직경, 시험 하중 및 시험 하중 유지 시간(10~15초 미표시)을 포함한 시험 조건을 나타내는 숫자가 옵니다. 예를 들어, 170HBS10/1000/30은 10mm 직경의 강철 볼로 측정한 브리넬 경도 값이 170이고, 9807N(1000kg)의 시험 하중에서 30초 동안 유지되었음을 나타냅니다.
비커스 경도
비커스 경도는 기호 HV로 표현되며, 영국의 스미스(Robert L. Smith)와 세들랜드(George E. Sandland)가 1921년 비커스 회사(Vickers Ltd)에서 제안했습니다. 다이아몬드 양의 프리즘 원뿔 압입자 사이의 상대 표면 각도가 136도인 것을 사용하여 하중 F의 규정에 따라 시험 샘플 표면에 압력을 가하고, 하중을 제거한 후 일정 시간 동안 유지한 다음 압입 대각선 길이 d를 측정한 다음 압입의 표면적을 계산하고 마지막으로 압입에서 표면적에 가해지는 평균 압력을 금속의 비커스 경도로 계산합니다.
1 측정방법
실제 측정에서는 복잡한 계산을 할 필요는 없고, 측정된 압입 대각선 길이 d값에 따라 표를 직접 확인하여 측정 경도값을 구하면 됩니다.
일반적으로 사용되는 비커스 경도 시험기의 하중 범위는 49.03 ~ 980.7N으로, 대형 작업물과 더 깊은 표면층 경도 측정에 적합합니다.
얇은 작업물, 공구 표면 또는 도금층의 경도를 결정하려면 작은 하중의 비커스 경도, 1.961 ~ 49.03N의 시험 하중을 사용할 수 있습니다.
마이크로 비커스 경도는 미시적 분석에 적합합니다.
2 표현
xHVy를 보고하기 위한 표준 형식의 비커스 경도 값, 여기서 x는 비커스 경도 값을 나타내고, y는 사용된 하중 값의 측정값(단위: kg 힘)을 나타냅니다. 예를 들어, 185HV5 경도 값은 185이며, 5kg 힘에 사용된 하중 값의 측정값입니다.
3 적용범위
비커스 경도 시험기는 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며, 산업에서 사용되는 거의 모든 금속 재료를 측정할 수 있으며, 매우 부드러운 재료부터 매우 단단한 재료까지 측정할 수 있습니다. 또한 세라믹 재료, 플라스틱 및 고무, 골판지 재료 등의 경도 시험에도 사용할 수 있습니다.
4 샘플 요구 사항
시편의 표면은 매끄럽고 평평해야 하며 산화물, 이물질 및 기름이 없어야 합니다.
일반적으로 비커스 경도 시편 표면 거칠기 매개변수 Ra는 {{0}}.40μm보다 크지 않고, 작은 하중 비커스 경도 시편은 0.20μm보다 크지 않고, 마이크로 비커스 경도 시편은 0.10μm보다 크지 않습니다.
록웰 경도
록웰 경도는 압입 소성 변형 깊이에 의해 경도 값을 결정하는 지표입니다. 압입기(다이아몬드 콘, 강철 볼 또는 텅스텐 카바이드 볼)의 지정된 조건을 사용하여 두 단계로 시편 표면에 압입하고 압입 잔류 깊이 h의 깊이를 측정하여 경도를 나타냅니다.
1 측정방법 압입자 및 시험력
3가지 압입자(다이아몬드 콘과 두 직경의 강철 볼)와 3가지 시험력(60kg, 100kg, 150kg)을 사용한 록웰 경도 시험. 이러한 조합은 HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK의 9가지 척도의 록웰 경도에 해당합니다. 표면 록웰 경도 시험은 2개의 압입자와 3가지 작은 시험력(15kg, 30kg, 45kg)을 사용하여 6가지 척도에 해당합니다.
2 경도값 계산
록웰 경도 값은 다음 공식으로 계산합니다. N-상수(다른 척도의 경우 N은 100 또는 130임); h-잔류 압입 깊이, mm; S-상수(록웰 경도의 경우 S=0.002mm, 표면 록웰 경도의 경우 S=0.001mm).
3가지 특징
장점: 록웰 경도 시험은 간단하고 빠르며, 압입이 작고, 측정 범위가 넓어 대부분 금속 재료에 적용 가능합니다.
단점: 대표성이 낮고, 데이터 반복성이 좋지 않으며, 불균일한 재료나 얇은 재료 및 표면 경화층의 조직에는 적용할 수 없습니다.
4. 응용 프로그램
록웰 경도 시험은 담금질강, 주철 등과 같이 경도가 높은 재료에 일반적으로 사용됩니다.
일반적으로 사용되는 세 가지 경도 척도는 HRA, HRB, HRC이며, 이는 서로 다른 경도 재료에 적합합니다.
경도 척도의 선택
HRA: 강판, 초경합금, 60kg 하중, 다이아몬드 콘 압입자 등 경도가 더 높은 소재에 사용합니다.
HRB: 연강, 비철금속, 어닐링강 등 경도가 낮은 소재에 사용되며, 하중은 100kg, 직경은 1.5875mm인 경화강구입니다.
HRC: 담금질강, 주철 등과 같이 경도가 더 높은 소재의 경우 150kg의 하중과 다이아몬드 콘 압입자국을 사용합니다.
적절한 압입자국과 시험 힘의 조합을 선택함으로써, 록웰 경도 시험은 정확한 경도값을 제공할 수 있으며, 이는 재료 선택과 품질 관리를 위한 중요한 기초를 제공합니다.
