강철의 세 가지 경도 표준

단단한 물체에 의해 표면이 눌려지는 것을 방지하는 금속 재료의 능력을 경도라고 합니다. 다양한 테스트 방법 및 적용 범위에 따라 경도는 브리넬 경도, 로크웰 경도, 비커스 경도, 쇼어 경도, 마이크로 경도 및 고온 경도로 나눌 수 있습니다. 파이프에 일반적으로 사용되는 경도에는 브리넬, 로크웰, 비커스 경도의 세 가지가 있습니다.

A. 브리넬 경도(HB)

특정 직경의 강철 볼 또는 카바이드 볼을 사용하여 지정된 테스트 힘(F)으로 샘플 표면을 누릅니다. 지정된 유지 시간 후에 시험 힘을 제거하고 시료 표면의 압입 직경(L)을 측정합니다. 브리넬 경도 값은 시험 힘을 압입된 구의 표면적으로 나누어 얻은 몫입니다. HBS(강구)로 표시하며 단위는 N/mm2(MPa)입니다.

계산 공식은 다음과 같습니다.
공식에서: F – 금속 샘플의 표면에 가해지는 시험 힘, N;
D – 시험용 강철 공의 직경, mm;
d – 평균 압입 직경, mm.
브리넬 경도 측정은 더 정확하고 신뢰할 수 있지만 일반적으로 HBS는 450N/mm2(MPa) 미만의 금속 재료에만 적합하며 더 단단한 강철이나 얇은 판에는 적합하지 않습니다. 강관 규격 중 브리넬 경도(Brinell hardness)가 가장 널리 사용됩니다. 압입 직경 d는 재료의 경도를 표현하는 데 자주 사용되며 이는 직관적이고 편리합니다.
예: 120HBS10/1000130: 직경 10mm의 강철구를 1000Kgf(9.807KN)의 시험하중에서 30초(초) 동안 측정한 브리넬 경도값이 120N/mm2(MPa)임을 의미합니다.

B. 로크웰 경도(HR)

로크웰 경도 시험은 브리넬 경도 시험과 마찬가지로 압입 시험 방법입니다. 차이점은 들여쓰기의 깊이를 측정한다는 것입니다. 즉, 초기 시험력(Fo)과 전체 시험력(F)의 순차적인 작용에 의해 압자(제철소의 콘 또는 강구)가 시료 표면에 압입됩니다. 지정된 유지 시간이 지나면 주력이 제거됩니다. 시험 힘, 측정된 잔류 압입 깊이 증가분(e)을 사용하여 경도 값을 계산합니다. 그 값은 기호 HR로 표시되는 익명의 숫자이며, 사용되는 눈금은 A, B, C, D, E, F, G, H, K의 9가지 눈금이 있다. 그 중 일반적으로 철강에 사용되는 눈금은 경도 테스트는 일반적으로 A, B 및 C, 즉 HRA, HRB 및 HRC입니다.

경도 값은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
A 및 C 스케일로 테스트할 때 HR=100-e
B 스케일로 테스트할 때 HR=130-e
공식에서 e – 잔류 압입 깊이 증가분은 지정된 단위인 0.002mm로 표시됩니다. 즉 압자의 축방향 변위가 1단위(0.002mm)일 때 로크웰 경도가 1만큼 변화하는 것과 같습니다. 숫자. e 값이 클수록 금속의 경도는 낮아지고 그 반대도 마찬가지입니다.
위 세 가지 척도의 적용 범위는 다음과 같습니다.
HRA(다이아몬드 콘 압자) 20-88
HRC(다이아몬드 콘 압자) 20-70
HRB(직경 1.588mm 강철구 압자) 20-100
로크웰 경도 시험은 현재 널리 사용되는 방법이며, 그 중 HRC는 브리넬 경도 HB에 이어 강관 표준에 사용됩니다. 로크웰 경도는 매우 부드러운 것부터 매우 단단한 것까지 금속 재료를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 브리넬법의 단점을 보완한 제품입니다. 브리넬 방법보다 간단하며 경도 값은 경도기의 다이얼에서 직접 읽을 수 있습니다. 그러나 압입이 작기 때문에 경도 값은 브리넬 방법만큼 정확하지 않습니다.

C. 비커스 경도(HV)

비커스 경도 시험은 압입 시험 방법이기도 합니다. 선택한 시험 힘(F)으로 반대 표면 사이의 끼인각이 1360°인 사각 피라미드형 다이아몬드 압자를 시험 표면에 누르고 지정된 유지 시간 후에 제거합니다. 힘을 가해 들여쓰기의 두 대각선 길이를 측정합니다.

비커스 경도 값은 시험 힘을 압입 표면적으로 나눈 몫입니다. 계산 공식은 다음과 같습니다.
공식에서: HV–비커스 경도 기호, N/mm2(MPa);
F – 테스트 힘, N;
d – 들여쓰기의 두 대각선의 산술 평균, mm.
비커스 경도에 사용되는 시험력 F는 5(49.03), 10(98.07), 20(196.1), 30(294.2), 50(490.3), 100(980.7)Kgf(N) 외 6단계이다. 경도 값을 측정할 수 있습니다. 범위는 5~1000HV입니다.
표시방법 예: 640HV30/20은 20S(초)에 대해 30Hgf(294.2N)의 시험력으로 측정한 비커스 경도값이 640N/mm2(MPa)임을 의미합니다.
비커스 경도법은 매우 얇은 금속 재료와 표면층의 경도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 브리넬법과 로크웰법의 주요 장점을 갖고 기본적인 단점을 극복하지만 로크웰법만큼 단순하지는 않다. 비커스법은 강관 규격에서는 거의 사용되지 않습니다.