Tvrdoća po Rockwellu
Tvrdoća po Rockwellu je postupak za određivanje tvrdoće materijala, gdje se utiskuje poseban utiskivač u površinu ispitivanog materijala, pri čemu se ne mjeri površina otiska (kao kod ispitivanja tvrdoće po Brinellu i tvrdoće po Vickersu), već njegova dubina. Utiskivač je dijamantni stožac s vršnim kutom od 120º (s polumjerom zaobljenja na vrhu od 0,2 mm) ili zakaljena čelična kuglica promjera 1,5875 mm (1/16 inča) ili 3,175 mm (1/8 inča).[1]
Utiskivač se prisloni na površinu ispitivanog materijala početnom silom Fo (obično 10 kg ≈ 100 N), pri čemu se dobiva otisak dubine ho. To je ishodišni položaj za koji valja mjerilo za dubinu namjestiti na nulu kao ishodišnu vrijednost. Zatim se povećava opterećenje utiskivača (tijekom 1 do 8 sekundi) dodatnom silom F1, na ukupnu silu F. Trajanje opterećenja ukupnom silom iznosi 4 s ± 2 s. Potom se ukloni dodatna sila F1, te se pri opterećenju početnom silom Fo, očita na mjerilu (obično je to mjerna ura ili komparator točnosti 2 μm) dubina otiska h (mm).
U uređajima za ispitivanje tvrdoće po Rockwellu utiskivač se opterećuje utezima preko sustava poluga. Oni obično imaju hidrauličku kočnicu, kojom se regulira brzina opterećivanja, zaslon ili ekran na kojem na kojem se očitava geometrijska vrijednost udubljenja ili mjerna ura za mjerenje dubine prodiranja. Obično su stabilni, ali ih ima i prenosivih, predviđenih za upotrebu na gradilištu. Svi takvi uređaji smatraju se statičkim zbog polaganog porasta opterećenja, pa su i postupci ispitivanja statički.
Najčešće se primjenjuje postupak ispitivanja tvrdoće po Rockwellu HRC ili određivanje tvrdoće po Rockwellu stošcem. U iznimnim se slučajevima još ispituju postupci HRA ili HRD (za tvrde karbidne kovine), te HR15N, HR30N i HR45N (za tanke uzorke ili male ispitne plohe).[2]
Od postupaka sa zakaljenom čeličnom kuglicom promjera 1,5875 mm, najviše se primjenjuje postupak HRB (za nekaljeni čelik, mjed i broncu), a za posebne svrhe još i postupci HRF (za hladno valjani tanki lim i bakar), HRG (za slitine bakra s fosforom), te HR15T, HR30T i HR45T (za vrlo tanke uzorke ili male ispitne plohe). Postupci s kuglicom promjera 3,175 mm su HRE, HRH i HRK.
| Postupak | Kratica | Opterećenje | Utiskivač | Upotreba |
|---|---|---|---|---|
| A | HRA | 60 kilograma | dijamantni stožac s vršnim kutom od 120º † | Volframov karbid |
| B | HRB | 100 kg | 1⁄16 inča promjer (1,5875 mm) zakaljena čelična kuglica | Aluminij, mjed, bronca, i nekaljeni čelik |
| C | HRC | 150 kg | 120° dijamantni stožac | Kaljeni čelik |
| D | HRD | 100 kg | 120° dijamantni stožac | |
| E | HRE | 100 kg | 1⁄8 inča promjer (3,175 mm) zakaljena čelična kuglica | |
| F | HRF | 60 kg | 1⁄16 inča promjer (1,5875 mm) zakaljena čelična kuglica | |
| G | HRG | 150 kg | 1⁄16 inča promjer (1,5875 mm) zakaljena čelična kuglica | |
| †zove se i brale utiskivač | ||||
- Vrlo tvrdi čelici (kao na primjer visokokvalitetne oštrice noža): HRC 55–66 (kvalitetni brzorezni čelici i alatni čelici, kao M2, W2, O1, i D2, kao i novi sinterovani (praškasti) nehrđajući čelici kao: S30V, 154CM, CPM-M4, ZDP-189, itd. ),
- Vratila, dlijeta, itd.: HRC 40–45 (ugljični čelik Č 1045),
- Mjed: HRB 55 (UNS C24000, H01 žaren) do HRB 93 (mjed za metke, UNS C26000 (260 mjed), H10 žaren)[4]
Prednosti ispitivanja tvrdoće po Rockwellu su:
- mjerenje je brzo, tvrdoća se očitava na skali tvrdomjera,
- nije potrebna brižljiva priprema mjerne površine.
Nedostaci ispitivanja tvrdoće po Rockwellu su:
- slaba selektivnost metode. Čitavo mjerno područje je od 0 do 100 HRC (teoretski) praktički od 20 do 70 HRC. Stoga se ova metoda koristi gotovo samo u pogonima, gotovo isključivo na toplinski obrađenim čelicima. Nepreciznost: ± 2 HRC.[5]
Postoje razni postupci za ispitivanja tvrdoće, a ponekad i nije moguće sasvim točno usporediti rane postupke, tako da sljedeća tablica daje približne vrijednosti, kako bi se vrijednosti mogle usporediti:
| Tvrdoća po Brinellu (10 mm kuglica, 3000 kg sila) |
Tvrdoća po Vickersu HV (120 kg) |
Tvrdoća po Rockwellu HRC (120º stožac, 150 kg) |
Tvrdoća po Rockwellu HRB (1,5875 mm kuglica, 100 kg) |
Leeb HLD[6] |
|---|---|---|---|---|
| 800 | - | 72 | - | 857 |
| 780 | 1220 | 71 | - | 850 |
| 760 | 1170 | 70 | - | 843 |
| 745 | 1114 | 68 | - | 837 |
| 725 | 1060 | 67 | - | 829 |
| 712 | 1021 | 66 | - | 824 |
| 682 | 940 | 65 | - | 812 |
| 668 | 905 | 64 | - | 806 |
| 652 | 867 | 63 | - | 799 |
| 626 | 803 | 62 | - | 787 |
| 614 | 775 | 61 | - | 782 |
| 601 | 746 | 60 | - | 776 |
| 590 | 727 | 59 | - | 770 |
| 576 | 694 | 57 | - | 763 |
| 552 | 649 | 56 | - | 751 |
| 545 | 639 | 55 | - | 748 |
| 529 | 606 | 54 | - | 739 |
| 514 | 587 | 53 | 120 | 731 |
| 502 | 565 | 52 | 119 | 724 |
| 495 | 551 | 51 | 119 | 719 |
| 477 | 534 | 49 | 118 | 709 |
| 461 | 502 | 48 | 117 | 699 |
| 451 | 489 | 47 | 117 | 693 |
| 444 | 474 | 46 | 116 | 688 |
| 427 | 460 | 45 | 115 | 677 |
| 415 | 435 | 44 | 115 | 669 |
| 401 | 423 | 43 | 114 | 660 |
| 388 | 401 | 42 | 114 | 650 |
| 375 | 390 | 41 | 113 | 640 |
| 370 | 385 | 40 | 112 | 635 |
| 362 | 380 | 39 | 111 | 630 |
| 351 | 361 | 38 | 111 | 621 |
| 346 | 352 | 37 | 110 | 617 |
| 341 | 344 | 37 | 110 | 613 |
| 331 | 335 | 36 | 109 | 605 |
| 323 | 320 | 35 | 109 | 599 |
| 311 | 312 | 34 | 108 | 588 |
| 301 | 305 | 33 | 107 | 579 |
| 293 | 291 | 32 | 106 | 572 |
| 285 | 285 | 31 | 105 | 565 |
| 276 | 278 | 30 | 105 | 557 |
| 269 | 272 | 29 | 104 | 550 |
| 261 | 261 | 28 | 103 | 542 |
| 258 | 258 | 27 | 102 | 539 |
| 249 | 250 | 25 | 101 | 530 |
| 245 | 246 | 24 | 100 | 526 |
| 240 | 240 | 23 | 99 | 521 |
| 237 | 235 | 23 | 99 | 518 |
| 229 | 226 | 22 | 98 | 510 |
| 224 | 221 | 21 | 97 | 505 |
| 217 | 217 | 20 | 96 | 497 |
| 211 | 213 | 19 | 95 | 491 |
| 206 | 209 | 18 | 94 | 485 |
| 203 | 201 | 17 | 94 | 482 |
| 200 | 199 | 16 | 93 | 478 |
| 196 | 197 | 15 | 92 | 474 |
| 191 | 190 | 14 | 92 | 468 |
| 187 | 186 | 13 | 91 | 463 |
| 185 | 184 | 12 | 91 | 461 |
| 183 | 183 | 11 | 90 | 459 |
| 180 | 177 | 10 | 89 | 455 |
| 175 | 174 | 9 | 88 | 449 |
| 170 | 191 | 7 | 87 | 443 |
| 167 | 168 | 6 | 87 | 439 |
| 165 | 165 | 5 | 86 | 437 |
| 163 | 162 | 4 | 85 | 434 |
| 160 | 159 | 3 | 84 | 430 |
| 156 | 154 | 2 | 83 | 425 |
| 154 | 152 | 1 | 82 | 423 |
| 152 | 150 | - | 82 | 420 |
| 150 | 149 | - | 81 | 417 |
| 147 | 147 | - | 80 | 413 |
| 145 | 146 | - | 79 | 411 |
| 143 | 144 | - | 79 | 408 |
| 141 | 142 | - | 78 | 405 |
| 140 | 141 | - | 77 | 404 |
| 135 | 135 | - | 75 | 397 |
| 130 | 130 | - | 72 | 390 |
| 114 | 120 | - | 67 | 365 |
| 105 | 110 | - | 62 | 350 |
| 95 | 100 | - | 56 | 331 |
| 90 | 95 | - | 52 | 321 |
| 81 | 85 | - | 41 | 300 |
| 76 | 80 | - | 37 | 287 |
- ↑ "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.
- ↑ "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.
- ↑ Smith William F., Hashemi Javad: "Foundations of Material Science and Engineering", publisher = McGraw-Hill, 2001.
- ↑ matweb.com, matweb.com, 2010.
- ↑ [1] Arhivirana inačica izvorne stranice od 17. kolovoza 2012. (Wayback Machine) "Postupci mjerenja tvrdoće", www.vorax.hr/dokumenti/hr, 2011.
- ↑ H.Pollok, „Umwertung der Skalen“ (“Conversion of Scales”), Qualität und Zuverlässigkeit, Ausgabe 4/2008.