Tvrdoća po Rockwellu

Uređaj za ispitivanje tvrdoće po Rockwellu.

Uređaj za ispitivanje tvrdoće po Rockwellu (utiskivač i postolje).

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 F_o (obično 10 kg ≈ 100 N), pri čemu se dobiva otisak dubine h_o. 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 F_o, 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.

Različiti postupci po Rockwellu

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.

Različiti postupci po Rockwellu^[3]
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

Uobičajene vrijednosti

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 i nedostaci

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]

Usporedba raznih postupaka ispitivanja tvrdoće

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

Izvori

↑ "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] "Postupci mjerenja tvrdoće", www.vorax.hr/dokumenti/hr, 2011.
↑ H.Pollok, „Umwertung der Skalen“ (“Conversion of Scales”), Qualität und Zuverlässigkeit, Ausgabe 4/2008.

[1] "Strojarski priručnik", Bojan Kraut, Tehnička knjiga Zagreb 2009.

[2] "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.

[3] Smith William F., Hashemi Javad: "Foundations of Material Science and Engineering", publisher = McGraw-Hill, 2001.

[4] tweb.com, matweb.com, 2010.

[5] [1] "Postupci mjerenja tvrdoće", www.vorax.hr/dokumenti/hr, 2011.

[6] H.Pollok, „Umwertung der Skalen“ (“Conversion of Scales”), Qualität und Zuverlässigkeit, Ausgabe 4/2008.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]