ロックウェル硬さ試験、鋼に対する治療の効果

硬さ試験は、シンプルで比較的安価な試験です。引張試験よりも迅速で破壊力が低いため、エンジニアが利用できる最も普遍的に価値のある機械的試験の1つと考えられています。

硬さ試験の値は経験的なものですが、結果は幅広い材料で材料強度と非常に良好な相関関係を示しています。硬さ試験で既知の力が加えられると、材料が受ける塑性変形の量によって硬度値が決まります。

ロックウェル型試験では、さまざまなサイズや形状の装填圧子が硬度を測定します。この実験では、ロックウェル硬さ試験を使用して、未処理鋼と熱処理鋼の硬さを測定し、比較します。

金属の硬度を測定する一般的な方法には、ブリネル硬度、ビッカース硬度、ヌープ硬度、ロックウェル硬度BNCなどがあります。これらの各方法は、球体、円錐形、またはダイヤモンドピラミッドのいずれかの形をしたペネトレータを利用します。

金属の表面にくぼみが作られ、硬度の測定値が表示されます。このリストの中で、ロックウェル硬さ試験は構造用鋼で最も人気のある試験です。標準的な手動ロックウェルテスターは、荷重を適用するためのレバーシステムと、硬度数を示すアナログ読み出しで構成されています。

一般的なロックウェル試験では、予備荷重を適用し、初期侵入深さを測定することにより、表面の変動を考慮するためにゼロ点が確立されます。次に、圧子に大荷重がかかります。最後に、荷重が取り除かれ、最終的な貫入深さが測定されます。マシンの上部にあるダイヤルゲージは、これら2つの値の差を使用してロックウェル硬度値を表示します。材料が硬いほど、圧子の浸透が少なくなり、ロックウェル硬度の値が高くなります。したがって、ロックウェルBおよびロックウェルCの硬度の値は、浸透の深さに基づいているため、試験機は、特定の硬度範囲の校正試験ブロックを使用して頻繁に校正されます。

ロックウェル硬さ試験は、熱処理や冷間圧延などのプロセスを通じて材料の強度がどのように変化するかを評価するために使用できます。冷間圧延は、より強く、より硬い材料をもたらす傾向があります。熱処理は、加熱によって材料が柔らかくなりますが、焼入れによって構造が硬くなります。

例えば、ジョミニーエンドクエンチ試験では、円筒形の試験片を均一に加熱します。次に、一端を水流で急冷します。焼入れされた端から焼入れされていない端までの試験片の長さに沿った変化は、微細構造の変化を表す硬度値に見られます。

次のセクションでは、鋼のジョミニーエンドクエンチ試験片の長さに沿って硬度を測定し、ロックウェル硬さ試験を使用して未処理の鋼から熱処理された鋼への移行を観察します。

始める前に、テストマシンについてよく理解しておいてください。キャプスタンハンドホイールで昇降できるアンビルは、交換可能な圧子の下にサンプルを支えます。

試験荷重は、機械の側面にあるセレクターを使用して選択され、負荷レバーをアンロード位置からロード位置まで回すことによって適用されます。正しいプリロードと最終測定は、機械上部のダイヤルゲージを使用して決定されます。

試験片を挿入する前に、ロックウェルCダイヤモンドコーン圧子が取り付けられ、試験荷重が150キログラムに設定されていることを確認してください。アンビルに対して平らな面で試験片を機械に固定します。このデモンストレーションでは、水冷処理を施したジョミニーエンド焼入れ標本を使用します。

ロードレバーをアンロード位置に動かし、アンビルを上げて試料を圧子に近づけます。圧子が端から16分の1インチになるように試料の位置を調整します。位置が正しい場合は、試験中に試験片が動かないように再度固定します。次に、フロントダイヤルの針がわずかに動き始め、圧子との接触が確立されるまで、サンプルをもう一度持ち上げます。

ダイヤルの針が3回転を完了するまで、試料をゆっくりと持ち上げ続けて、予圧をかけます。針が3回転目を終えたら停止します。ダイヤルゲージの外側のリングを調整して、初期読み取り値がゼロになるようにします。次に、ロードレバーをローディング位置に動かして、テスト荷重を適用します。荷重が加えられると、針は新しい値に落ち着きます。動きが止まるまで待ってから、ロードレバーをアンロード位置に戻します。

ダイヤルゲージからロックウェルCの硬度を記録し、アンビルを下げてサンプルを圧子から遠ざけます。試験片の長さに沿ってこのテストを繰り返します。ASTM-A255ガイドラインでは、最初の半インチは16インチ間隔で、次の半インチは8分の1インチの間隔で読み取りを行う必要があると指定されています。

試験片のロックウェル硬度を、試験片に沿った位置の関数としてプロットします。焼入れ端からの距離が長くなると、硬度は明らかに低下します。

ロックウェル硬さ試験は、冷却速度により、材料の内部構造の変化が材料の硬度に影響を与え、それが材料の強度を示すことを示すために使用されました。

硬度試験の使いやすさを高く評価したところで、日常の製品の品質を保証するために硬さ試験がどのように適用されるかを見てみましょう。

硬度の値は、経験式から導き出されたチャートを使用して、簡単に強度値に変換できます。予想通り、柔らかい材料は強度値が低く、硬い材料は強度値を高くします。このため、硬度値は、私たちが毎日使用するものの強度を予測するために、より高価な引張試験の代わりに使用できます。

裏庭のバーベキューを見回すだけで、硬さ試験により安全と判断された多くの製品が見つかります。金属製の芝生の椅子、広範囲の温度でのグリルの火格子、硬化鋼のナイフ、水生条件の金属製のプールはしご。すべて、消費者の安全を確保するために硬度テストが行われた可能性があります。

JoVEのロックウェル硬さ試験の紹介をご覧になりました。これで、硬さ試験が一般的に使用される理由、硬さ試験の実施方法、および得られた結果の分析方法を理解できるはずです。

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