스테인리스강 경도 테스트: 표준 및 기술

1. 스테인리스강 경도 시험 방법 및 관련 표준

(국가 표준, 미국, 일본)

스테인리스 스틸 제품은 납품 형태에 따라 스테인리스 스틸 플레이트, 스트립, 파이프, 막대, 와이어 등으로 분류할 수 있습니다.

금속학적 구조에 따라 분류하면 오스테나이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트-페라이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 침전 경화 스테인리스강 등 5가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

다양한 스테인리스 스틸 소재는 다음과 같은 다양한 열처리 상태로 공급됩니다. 어닐링템퍼링, 용액 처리, 담금질 또는 템퍼링.

경도 테스트는 지정된 조건에서 시료 표면에 단단한 압자를 천천히 누른 다음 압흔의 깊이 또는 크기를 측정하여 재료의 경도를 측정하는 것입니다.

재료의 기계적 물성 테스트에서 가장 간단하고 빠르며 쉽게 구현할 수 있는 방법입니다.

경도 테스트는 비파괴 검사이며 경도 값과 인장 강도 값 사이에는 대략적인 변환 관계가 있습니다.

인장 시험의 불편함과 경도를 강도로 변환하기 쉽기 때문에 사람들은 점점 더 재료의 경도를 테스트하고 강도를 테스트하는 빈도는 줄고 있습니다.

특히 경도 시험 기술의 지속적인 발전과 혁신으로 스테인리스 스틸 파이프, 스테인리스 스틸 와이어, 초박형 스테인리스 강판, 스테인리스 스틸 스트립 등 과거에는 직접 경도를 시험할 수 없었던 일부 재료도 이제는 직접 경도를 시험할 수 있게 되었습니다.

따라서 경도 테스트가 점차 인장 테스트를 대체하는 추세입니다.

스테인리스강 표준에는 일반적으로 브리넬, 로크웰, 비커스의 세 가지 경도 테스트 방법이 규정되어 있으며, 각각 HB, HRB(또는 HRC), HV 경도 값을 측정합니다.

스테인리스의 경우 세 가지 경도 값 중 하나만 측정하면 된다고 명시되어 있습니다. 강철 경도 테스트.

미국에서는 금속 소재 경도 테스트와 관련하여 눈에 띄는 특징은 로크웰 경도 테스트를 선호하고 브리넬 경도 테스트를 보완하며 비커스 경도 테스트는 거의 사용하지 않는다는 점입니다.

미국에서는 비커스 경도 시험이 주로 금속 연구 및 얇고 작은 부품의 테스트에 사용되어야 한다는 견해가 있습니다.

중국과 일본 표준 모두 세 가지 경도 테스트를 동시에 사용합니다. 사용자는 재료의 두께와 상태, 개별 상황에 따라 이 테스트 중 하나를 선택하여 스테인리스 스틸 재료를 테스트할 수 있습니다.

인장 시험 및 경도 시험에 관한 일본의 스테인리스강 표준은 방법론과 수치 모두에서 해당 중국 표준과 밀접하게 일치하며, 이는 중국 표준이 일본의 영향을 받았다는 것을 나타냅니다.

로크웰 경도계는 다음과 같은 용도에 매우 적합한 기기입니다. 스테인리스 스틸 경도 테스트.

단순하고 사용하기 쉬워 전문 검사자가 필요 없는 효율적인 도구이며 경도 값을 직접 판독할 수 있어 공장에서 사용하기에 매우 적합합니다.

로크웰 경도 시험기는 일반적으로 스테인리스 스틸의 경도를 테스트하는 데 사용되며, 표준은 일반적으로 HRC 및 HRB 스케일만 지정합니다.

어닐링된 스테인리스 스틸 소재의 경우, 각 유형의 스테인리스 스틸 등급 는 경도 값이 특정 HRB 값을 초과하지 않아야 하며, 일반적으로 88-96 HRB 범위 내에 있어야 합니다.

For 담금질 및 템퍼링 마르텐사이트계 스테인리스강의 경우, 각 등급의 경도 값은 일반적으로 32-46 HRC 범위 내의 특정 HRC 값 이상이어야 합니다.

스테인리스강 표준에는 로크웰 경도계의 HRB 및 HRC 스케일만 명시되어 있지만, 표면 로크웰 경도계도 스테인리스강 테스트에 효과적으로 사용할 수 있습니다.

원리는 로크웰 경도계와 동일하지만 힘이 덜 가해집니다. 경도 값을 HRB, HRC, Brinell로 편리하게 변환할 수 있습니다. 경도 HB또는 비커스 경도 HV.

환산 표는 미국 표준 ASTM 또는 국제 표준 ISO에서 가져온 것으로, 당사 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.

표면 로크웰 경도 시험기는 벽이 얇은 스테인리스 스틸 파이프, 얇은 스테인리스 스틸 플레이트, 얇은 스테인리스 스틸 스트립 및 얇은 스테인리스 스틸 와이어를 테스트하는 데 특히 편리합니다.

특히 최근 개발한 휴대용 표면 로크웰 경도 시험기와 파이프 로크웰 경도 시험기는 0.05mm의 얇은 스테인리스 강판 및 스트립과 4.8mm의 얇은 스테인리스 파이프에 대해 신속하고 정확한 경도 시험을 수행할 수 있어 기존에 국내에서 극복하기 어려웠던 문제를 해결했습니다.

2. 스테인리스 강판 및 스트립의 경도 테스트

열연 및 냉연 강판을 모두 아우르는 스테인리스 강판은 품질과 성능을 보장하기 위해 정밀한 경도 테스트가 필요합니다. 사용되는 테스트 방법과 스케일은 재료 두께와 가공 상태에 따라 달라집니다.

두께가 1.2mm를 초과하는 스테인리스 강판 또는 스트립의 경우 로크웰 경도 테스트가 선호되는 방법입니다. 이 테스트는 부드러운 재종의 경우 HRB 스케일(1/16인치 강철 볼 압자 포함)을, 단단한 재종의 경우 HRC 스케일(다이아몬드 콘 압자 포함)을 사용합니다. 로크웰 테스트는 최소한의 표면 준비로 빠른 결과를 제공하므로 생산 환경에 이상적입니다.

0.2mm에서 1.2mm 사이의 더 얇은 재료를 다룰 때는 표면 로크웰 경도 시험기를 사용합니다. 이 특수 장비는 재료의 경도 범위에 따라 HRT 스케일(1/16인치 강철 볼 압자 포함) 또는 HRN 스케일(1/8인치 강철 볼 압자 포함)을 사용합니다. 이러한 스케일은 기본 지지대의 영향을 받지 않고 더 얇은 시편에서 정확한 판독값을 제공하도록 특별히 설계되었습니다.

0.2mm 미만의 초박형 스테인리스 강판 또는 스트립의 경우, 다이아몬드 압자가 장착된 표면 로크웰 경도 시험기와 함께 HR30TM 스케일을 사용합니다. 이 방법은 더 낮은 테스트 힘을 가하고 더 민감한 압자를 사용하여 매우 얇은 재료에 대한 정밀한 측정을 보장하므로 기본 지지대가 결과에 영향을 미치지 않도록 합니다.

또는 두께 0.3mm~13mm의 어닐링된 스테인리스 강판 및 스트립의 경우, 비커스 경도 테스트가 실용적인 옵션이 될 수 있습니다. 이 방법은 다이아몬드 피라미드 압자를 사용하며 광범위한 경도 값에 걸쳐 뛰어난 해상도를 제공합니다. 비커스 테스트는 과도한 압입 없이 부드러운 구조물을 정확하게 측정할 수 있기 때문에 어닐링된 재료에 특히 유리합니다.

비커스 경도계는 신속하고 간편한 작동으로 생산 현장, 특히 어닐링된 스테인리스강 소재의 효율적인 품질 관리에 매우 적합합니다. 적용 하중에 따라 매크로 및 마이크로 경도를 모두 테스트할 수 있어 종합적인 재료 특성 분석이 가능합니다.

신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 최소 두께 요구 사항, 표면 준비, 테스트 장비의 적절한 보정 등의 요소를 고려하여 로크웰 테스트의 경우 ASTM E18, 비커스 테스트의 경우 ASTM E92와 같은 관련 표준을 준수하는 것이 중요합니다.

3. 스테인리스 파이프의 경도 테스트

경도 테스트는 스테인리스 파이프의 중요한 품질 관리 수단으로, 용접 및 냉간 압연 제품을 모두 포함합니다. 테스트 방법론은 정확한 결과를 보장하기 위해 파이프 치수 및 처리 조건에 따라 달라집니다.

내경이 30mm를 초과하고 벽 두께가 1.2mm를 초과하는 파이프의 경우 표준 로크웰 경도 테스트가 사용됩니다. 이 방법은 HRB 스케일(부드러운 스테인리스강의 경우) 또는 HRC 스케일(더 단단한 등급의 경우)을 사용하여 재료의 압흔에 대한 저항성을 종합적으로 평가합니다.

내경이 30mm 이상인 얇은 두께의 파이프(벽 두께 1.2mm 미만)를 다루는 경우 표면 로크웰 경도 테스트가 선호됩니다. HRT 또는 HRN 스케일을 사용하는 이 방법은 얇은 재료를 위해 특별히 설계되어 파이프의 구조적 무결성을 손상시키지 않고 정밀한 측정을 제공합니다.

더 작은 직경의 파이프(4.8mm < ID < 30mm)의 경우, 파이프용 특수 로크웰 경도계를 사용합니다. 일반적으로 HR15T 스케일을 사용하는 이 장비는 작은 파이프의 곡면을 수용하도록 설계되어 까다로운 형상에도 불구하고 정확한 판독값을 보장합니다.

파이프 내경이 26mm를 초과하는 경우 내벽 경도 테스트가 가능해집니다. 이 테스트는 벽 두께에 따라 표준 로크웰 또는 표면 로크웰 테스터를 사용하여 수행할 수 있습니다. 이 기능은 파이프 단면에 걸친 경도의 균일성을 평가하는 데 특히 유용하며, 이는 열처리 효과 또는 잠재적인 미세 구조 변화를 나타낼 수 있습니다.

어닐링된 스테인리스 스틸 파이프는 특별한 경우가 있습니다. 내경이 6.0mm 이상이고 벽 두께가 13mm 미만인 파이프의 경우 W-B75 웹스터 경도계가 효율적인 솔루션을 제공합니다. 이 휴대용 기기는 신속한 비파괴 테스트를 제공하므로 현장 품질 검사 또는 대량 생산 환경에 이상적입니다. 웹스터 테스터는 어닐링된 파이프를 신속하게 검증할 수 있어 파이프의 성형성이나 내식성에 영향을 줄 수 있는 어닐링 공정의 불일치를 감지할 수 있어 특히 유용합니다.

이러한 테스트 방법은 귀중한 데이터를 제공하지만 미세 구조 분석, 부식 테스트 및 기계적 특성 평가와 같은 다른 품질 보증 조치로 보완하여 용도에 맞는 스테인리스 스틸 파이프의 종합적인 특성화를 보장해야 합니다.

4. 스테인리스 스틸 막대의 경도 테스트

직경이 최대 50mm인 스테인리스 스틸 막대의 경우 표면 경도를 측정하는 데 로크웰 경도 시험이 선호되는 방법입니다. 로크웰 B(HRB) 스케일은 일반적으로 오스테나이트 및 페라이트 계 스테인리스강에 사용되며, 로크웰 C(HRC) 스케일은 마르텐사이트 계 스테인리스강 또는 고도로 냉간 가공된 오스테나이트 계 스테인리스강에 더 적합합니다.

테스트 절차는 작은 하중을 가한 후 큰 하중을 가한 다음 압입 깊이를 측정하는 방식으로 진행됩니다. HRB의 경우, 직경 1/16인치 강철 볼 압자는 100kgf의 주요 하중과 함께 사용됩니다. HRC의 경우, 주 하중이 150kgf인 다이아몬드 콘 인덴터가 사용됩니다. 결과 경도 값은 자동으로 계산되어 최신 로크웰 테스터에 표시됩니다.

막대 표면이 깨끗하고 매끄러우며 산화물 층이나 탈탄이 없는지 확인하는 것이 중요합니다. 정확한 결과를 얻으려면 막대의 길이와 둘레를 따라 여러 지점에서 여러 번 측정하고 평균값을 보고해야 합니다. ASTM E18 표준은 스테인리스 스틸 막대에 대한 특정 요구 사항을 포함하여 금속 재료의 로크웰 경도 테스트에 대한 자세한 지침을 제공합니다.

직경이 50mm를 초과하는 봉의 경우 휴대용 경도 시험기 또는 표준 벤치 테스트를 위한 단면 절단과 같은 대체 방법이 필요할 수 있습니다. 더 큰 직경의 봉에 비파괴 검사가 필요한 경우 초음파 경도 검사를 실행 가능한 옵션으로 고려할 수 있습니다.

5. 스테인리스 스틸 와이어의 경도 테스트

직경이 2.0mm보다 큰 스테인리스 스틸 와이어의 경우 일반적으로 표면 로크웰 경도 시험기를 사용하여 HRT(로크웰 30T) 또는 HRN(로크웰 30N) 경도를 측정합니다. 이 비파괴 검사 방법은 특히 얇은 소재에 적합하며 별도의 표면 처리 없이도 빠르고 정확한 결과를 제공합니다.

HRT 스케일은 30kg 하중을 받는 직경 1/16인치 강철 볼 압자를 사용하고, HRN 스케일은 동일한 하중을 받는 직경 1/8인치 강철 볼 압자를 사용합니다. HRT와 HRN 중 선택은 와이어의 예상 경도 범위와 표면 상태에 따라 달라집니다. HRT는 일반적으로 약간 부드러운 소재에 선호되는 반면, HRN은 더 단단한 스테인리스 스틸 등급에 더 적합합니다.

직경이 2.0mm~6.0mm인 전선의 경우, 대표적인 결과를 얻기 위해 전선 둘레의 여러 지점에서 여러 번 측정해야 합니다. 직경이 6.0mm를 초과하는 경우 표면 곡률 효과가 무시할 수 있게 되므로 보다 간단한 테스트 절차가 가능합니다.

직경 2.0mm보다 작은 전선의 경우, 정확하고 신뢰할 수 있는 경도 측정을 위해서는 Vickers 또는 Knoop과 같은 대체 미세 경도 테스트 방법이 더 적합할 수 있습니다.