تصنيف درجات صلابة الفولاذ المختلفة

يمكن تحويل جهاز قياس صلابة ليب المحمول إلى قياسات برينل (HB) وروكويل (HRC) وفيكرز (HV) وشور (HS) بعد قياس صلابة ليب (HL). أو يمكن استخدام مبدأ ليب لقياس قيمة الصلابة مباشرةً باستخدام برينل (HB) وروكويل (HRC) وفيكرز (HV) وليب (HL) وشور (HS).
HB - صلابة برينل:
تُستخدم صلابة برينل (HB) عادةً للمواد اللينة، مثل المعادن غير الحديدية، والفولاذ قبل المعالجة الحرارية أو بعد التلدين. أما صلابة روكويل (HRC) فتُستخدم عادةً للمواد ذات الصلابة العالية، مثل الصلابة بعد المعالجة الحرارية، وما إلى ذلك.
صلابة برينل (HB) هي اختبار يتم فيه ضغط كرة فولاذية صلبة أو كرة من الكربيد بقطر محدد على سطح المعدن المراد اختباره. يُحافظ على هذا الضغط لفترة زمنية محددة، ثم يُزال لقياس قطر الانبعاج على السطح. قيمة صلابة برينل هي حاصل قسمة الضغط على مساحة سطح الانبعاج الكروي. عادةً، تُضغط كرة فولاذية صلبة بقطر محدد (عادةً 10 مم) على سطح المادة بضغط محدد (عادةً 3000 كجم) وتُحافظ عليه لفترة زمنية معينة. بعد إزالة الضغط، تكون نسبة الضغط إلى مساحة الانبعاج هي قيمة صلابة برينل (HB)، ووحدتها هي كيلوغرام قوة/مم² (نيوتن/مم²).
تُحدد صلابة روكويل قيمة مؤشر الصلابة بناءً على عمق التشوه اللدن الناتج عن الانبعاج. وتُستخدم 0.002 مم كوحدة قياس للصلابة. عندما تكون قيمة صلابة روكويل أكبر من 450 برينل (HB>450) أو عندما تكون العينة صغيرة جدًا، لا يُمكن استخدام اختبار صلابة برينل، ويُستخدم بدلاً منه قياس صلابة روكويل. يستخدم هذا الاختبار مخروطًا ماسيًا بزاوية رأس 120 درجة أو كرة فولاذية بقطر 1.59 أو 3.18 مم للضغط على سطح المادة المراد اختبارها تحت حمل مُحدد، ويتم حساب صلابة المادة من عمق الانبعاج. وبناءً على صلابة المادة المختبرة، يتم التعبير عنها بثلاثة مقاييس مختلفة:
HRA: هي الصلابة التي يتم الحصول عليها باستخدام حمل 60 كجم ومخروط ماسي، والذي يستخدم للمواد ذات الصلابة العالية للغاية (مثل الكربيد الملبد، وما إلى ذلك).
HRB: هي الصلابة التي يتم الحصول عليها باستخدام حمل 100 كجم وكرة فولاذية صلبة بقطر 1.58 مم، والتي تستخدم للمواد ذات الصلابة المنخفضة (مثل الفولاذ الملدن والحديد الزهر وما إلى ذلك).
HRC: هي الصلابة التي يتم الحصول عليها باستخدام حمل 150 كجم ومخروط ماسي، والذي يستخدم للمواد ذات الصلابة العالية جدًا (مثل الفولاذ المقوى، وما إلى ذلك).
فضلاً عن ذلك:
1. HRC تعني مقياس صلابة روكويل C.
2. تُستخدم HRC و HB على نطاق واسع في الإنتاج.
3. نطاق تطبيق HRC من 20 إلى 67، وهو ما يعادل HB225-650،
إذا كانت الصلابة أعلى من هذا النطاق، فاستخدم مقياس روكويل للصلابة A (HRA).
إذا كانت الصلابة أقل من هذا النطاق، فاستخدم مقياس روكويل للصلابة B (HRB).
الحد الأعلى لصلابة برينل هو HB650، والذي لا يمكن أن يكون أعلى من هذه القيمة.
٤. رأس جهاز اختبار صلابة روكويل (المقياس C) عبارة عن مخروط ماسي بزاوية رأس ١٢٠ درجة. يُطبق حمل اختبار محدد، ويبلغ المعيار الصيني ١٥٠ كجم. أما رأس جهاز اختبار صلابة برينل فهو عبارة عن كرة فولاذية مقسّاة (HBS) أو كرة من الكربيد (HBW). ويختلف حمل الاختبار باختلاف قطر الكرة، ويتراوح بين ٣٠٠٠ و٣١.٢٥ كجم.
5. يكون انخفاض صلابة روكويل صغيرًا جدًا، وتكون القيمة المقاسة موضعية. لذا، يلزم قياس عدة نقاط لإيجاد القيمة المتوسطة. وهو مناسب للمنتجات النهائية والشرائح الرقيقة، ويُصنف ضمن الاختبارات غير المتلفة. أما انخفاض صلابة برينل، فيكون أكبر، وتكون القيمة المقاسة دقيقة، ولكنه غير مناسب للمنتجات النهائية والشرائح الرقيقة، ولا يُصنف عمومًا ضمن الاختبارات غير المتلفة.
٦. قيمة صلابة روكويل هي رقم غير مُسمى بدون وحدات. (لذا، من غير الصحيح تسمية صلابة روكويل بدرجة معينة). أما قيمة صلابة برينل فلها وحدات وترتبط بعلاقة تقريبية مع قوة الشد.
7. تُعرض صلابة روكويل مباشرةً على القرص أو رقميًا. وهي سهلة الاستخدام وسريعة وبديهية، ومناسبة للإنتاج بكميات كبيرة. أما صلابة برينل فتتطلب مجهرًا لقياس قطر الانبعاج، ثم الرجوع إلى الجدول أو إجراء الحسابات، مما يجعل العملية أكثر تعقيدًا.
٨. في ظروف معينة، يمكن استبدال HB وHRC بالرجوع إلى الجدول. ويمكن تسجيل صيغة الحساب الذهني تقريبًا على النحو التالي: ١HRC ≈ ١/١٠HB.
يُعد اختبار الصلابة طريقة اختبار بسيطة وسهلة في اختبارات الخواص الميكانيكية. وللاستفادة من اختبار الصلابة كبديل لبعض اختبارات الخواص الميكانيكية، يلزم وجود علاقة تحويل أكثر دقة بين الصلابة والمتانة في عملية الإنتاج.
أثبتت التجارب وجود علاقة تقريبية بين قيم الصلابة المختلفة للمواد المعدنية، وبين قيمة الصلابة وقيمة المتانة. ولأن قيمة الصلابة تتحدد بمقاومة التشوه اللدن الأولية والمستمرة، فكلما زادت متانة المادة، زادت مقاومتها للتشوه اللدن، وبالتالي زادت قيمة صلابتها.