MachineMFG

Metalen hardheidsgrafiek: Mohs, HB, HV, HS, HRC

Heb je je ooit afgevraagd wat de fascinerende wereld is van de hardheid van metalen? In deze blogpost duiken we in de intrigerende concepten en methoden achter het meten en verbeteren van de hardheid van verschillende metalen. Als ervaren werktuigbouwkundig ingenieur deel ik mijn inzichten en kennis om je te helpen dit cruciale aspect van de materiaalkunde beter te begrijpen. Bereid je voor op het onthullen van de geheimen van metaalhardheid en ontdek hoe dit ons dagelijks leven beïnvloedt!

Metaalhardheid

Inhoudsopgave

Metalen hardheidsschalen begrijpen

Uitleg van de Mohs-hardheidsschaal

De hardheidsschaal van Mohs, ontwikkeld door Friedrich Mohs in 1812, is een eenvoudige manier om te meten hoe gemakkelijk mineralen elkaar kunnen krassen. Deze kwalitatieve ordinale schaal rangschikt mineralen van 1 tot 10, waarbij elk getal staat voor het vermogen van een mineraal om krassen te maken op de mineralen eronder en om gekrast te worden door de mineralen erboven. De schaal loopt van talk, het zachtste mineraal op 1, tot diamant, het hardste op 10.

Historische context en primair gebruik voor mineralen

De schaal van Mohs werd oorspronkelijk ontwikkeld om geologen te helpen bij het identificeren van mineralen in het veld. Het biedt een eenvoudige en effectieve methode om mineralen te classificeren op basis van hun krashardheid, die wordt bepaald door te observeren of een mineraal een ander materiaal kan krassen of erdoor gekrast kan worden. Dit maakt de schaal tot een praktisch hulpmiddel voor geologen en mineralogen.

Gedetailleerde beschrijvingen van de Rockwell hardheidstest

De Rockwell hardheidstest meet hoe hard metalen en andere materialen zijn door er een indruklichaam in te drukken en de indrukking te meten.

Methodologie en schaalbereiken

Verschillende Rockwell schalen gebruiken verschillende indringers en belastingen, zoals HRA voor dun staal, HRB voor zachtere metalen en HRC voor hardere materialen.

  • Rockwell A (HRA): Gebruikt een 120° diamantkegelindring en een belasting van 60 kgf, geschikt voor dun staal en gehard staal.
  • Rockwell B (HRB): Gebruikt een 1,588 mm geharde stalen kogel en een belasting van 100 kgf, gebruikt voor zachtere metalen zoals aluminium, koperlegeringen en zacht staal.
  • Rockwell C (HRC): Maakt gebruik van een 120° diamanten kegelvormig indringlichaam en een 150 kgf belasting, ideaal voor hardere materialen zoals gehard staal en titaniumlegeringen.

Deze methode is snel en ongecompliceerd, vereist minimale monstervoorbereiding en is geschikt voor een breed scala aan materialen. Het is echter minder nauwkeurig voor zeer dunne materialen of oppervlaktecoatings en mogelijk niet geschikt voor materialen met een niet-uniforme hardheid.

Overzicht van de Brinell hardheidstest

Bij de Brinell hardheidstest wordt een hard bolvormig indruklichaam in het materiaal gedrukt en wordt de indrukdiameter gemeten om de hardheid te berekenen.

Procedure en typische toepassingen

Bij deze test wordt een wolfraamcarbide kogel onder een specifieke belasting gedurende een bepaalde tijd in het materiaal gedrukt. De diameter van de indrukking wordt gemeten en gebruikt om het Brinell hardheidsgetal (BHN) te berekenen.

  • Laadbereik: Gewoonlijk tussen 500 kgf en 3000 kgf, afhankelijk van het materiaal.
  • Toepassingen: Vaak gebruikt voor grote onderdelen, gietstukken en smeedstukken.

Deze test is geweldig voor grote onderdelen en grove materialen, maar niet geschikt voor zeer harde of dunne materialen.

Inleiding tot de Vickers-hardheidstest

De Vickers hardheidstest maakt gebruik van een diamanten piramidevormig indringlichaam om de hardheid van verschillende materialen te meten, waaronder metalen en keramiek.

Testproces en precisie

Bij de Vickers-test wordt een diamanten piramidevormig indringlichaam met een vierkante basis in het materiaal gedrukt onder een gespecificeerde belasting. De diagonalen van de resulterende indrukking worden gemeten om het Vickers hardheidsgetal (VHN) te berekenen.

  • Laadbereik: Gewoonlijk van 1 kgf tot 100 kgf.
  • Toepassingen: Ideaal voor microhardheidstesten, dunne doorsneden en coatings.

Deze test is erg nauwkeurig en werkt voor alle materialen, maar kan langzamer en duurder zijn.

Metalen Mohs-hardheidsgrafiek

De Mohs hardheid is een standaard voor de hardheid van mineralen, voor het eerst voorgesteld in 1822 door de Duitse mineraloog Frederich Mohs. Het is een standaard die gebruikt wordt in de mineralogie of gemmologie. De hardheid van Mohs wordt bepaald door met een diamantpiramide naald over het oppervlak van het geteste mineraal te krassen en de diepte van de kras te meten. De diepte van deze kras is de Mohs hardheid, weergegeven door het symbool HM. Het wordt ook gebruikt om de hardheid van andere materialen aan te geven.

De diepte van de gemeten kras is verdeeld in tien niveaus om de hardheid weer te geven (krasmethode): talk 1 (kleinste hardheid), gips 2, calciet 3, fluoriet 4, apatiet 5, orthoklaas (veldspaat) 6, kwarts 7, topaas 8, korund 9, diamant 10. De hardheid van het geteste mineraal wordt bepaald door de krassen te vergelijken met standaardmineralen in de Mohs hardheidsmeter. De hardheid van het geteste mineraal wordt bepaald door krassen te vergelijken met de standaardmineralen in de Mohs hardheidsmeter. Hoewel de meting van deze methode ruw is, is het handig en praktisch. Het wordt vaak gebruikt om de hardheid van natuurlijke mineralen te meten.

Hardheidswaarden zijn geen absolute hardheidswaarden, maar waarden die worden weergegeven in volgorde van hardheid.

Vergelijk bij het aanbrengen de hardheid door te krassen. Als een mineraal bijvoorbeeld calciet kan krassen maar geen fluoriet, dan is de Mohs hardheid 3 tot 4, en andere mineralen worden afgeleid. De hardheid van Mohs is slechts een relatieve hardheid, die ruw is. De hardheid van talk is 1, diamant is 10 en korund is 9, maar de absolute hardheid gemeten door een microhardheidstester is 4192 keer die van talk voor diamant en 442 keer die van talk voor korund. De hardheid van Mohs is handig in gebruik en wordt vaak gebruikt in veldoperaties. De hardheid van vingernagels is bijvoorbeeld ongeveer 2,5, koperen munten zijn 3,5-4, stalen messen zijn 5,5 en glas is 6,5.

In aanvulling op de oorspronkelijke lijst van 1 tot 10 soorten mineralen worden hier ter referentie de hardheidswaarden van veelvoorkomende metalen vermeld.

MetaalElementHardheid (Mohs)
Koolstof (diamant)）C10
BoorB9.3
Titanium HardmetaalTi+C9
WolfraamcarbideW+C9
ChroomCr8.5
WolfraamW7.5
VanadiumV7
RheniumRe7
OsmiumOs7
SiliciumSi6.5
RutheniumRu6.5
TantaalTa6.5
IridiumIr6.5
TitaniumTi6
MangaanMn6
GermaniumGe6
NiobiumNb6
RhodiumRh6
UraniumU6
BerylliumWees6
MolybdeenMo5.5
HafniumHf5.5
KobaltCo5
ZirkoniumZr5
PalladiumPd4.75
Wit goudAu+Ni+Pd4
StaalFe+C4
IJzerFe4
NikkelNi4
ArsenicumAls3.5
PlatinaPt3.5
MessingCu+Zn3
BronsCu+Sn3
KoperCu3
AntimoonSb3
ThoriumHet3
AluminiumAl2.75
MagnesiumMg2.5
ZinkZn2.5
ZilverAg2.5
LanthaanLa2.5
CeriumCe2.5
GoudAu2.5
TelluriumTe2.25
BismutBi2.25
CadmiumCd2
CalciumCa1.75
GalliumGa1.5
StrontiumSr1.5
TinSn1.5
KwikHg1.5
LoodPb1.5
BariumBa1.25
IndiumIn1.2
ThalliumTi1.2
LithiumLi1.2
NatriumNa0.5
KaliumK0.4
RubidiumRb0.3
CaesiumCs0.2

Hardheidsgrafiek metalen

Nee.MateriaalcodeSterkteklasseHardheidswaarde (HB)
011Cr13440（45）197～229
355187～229
021Cr12Mo550229～255
450197～229
03Cr11MoV490（50）217～248
390192～241
590235～269
04Cr12WMoV590235～269
690269～302
052H12NMW760293～331
06ZG20CrMoV310140～201
0725Cr2MoVA590241～277
735269～302
0830H2MV440179～229
590241～277
735269～302
0938CrMoAl590241～277
685277～302
785293～321
10A3Hardheid na Nitreren Component Normaliseren<131
1115#<143
1225#<170
13ZG25<170
1420CrA<179
1512HN3A<252
162Cr13490217～248
590235～269
172H12NW1M1V735285～302
180H17N4Cu4Nb590262～302
760277～311
19Cr5Mo/248～302
20GH132 (GBn181-82)/284～349
21GH136 (GBn181-82)/298～390
22R-26550262～331
233Cr13590235～269
685269～302
233Cr13785286～321
241H18N9T205（225）≦187
250H18N9205≦187
261H18N9205≦187
27Cr15Ni3Bw3Ti390207～255
2834CrMo1A490（590）/
2930H2MV590241～277
690256～287
735269～302
3034HN3M590220～260
690240～282
735255～284
785271～298
3130H2N4MV550207～262
690241～302
760262～321
830285～341
3215CrMoA245131～163
490207～241
3315H1M275≦207
3412H1MVA245131～163
3512H2M1275≦197
315≦207
3615H1M1VA325146～196
3725#235（215）110～170
3830#265≦187
3935#265156～217
255140～187
235121～187
4045#295162～217
285149～217
440197～229
345217～255
4115CrMoA245131～163
490207～241
4220MnMo350149～217
4340HN3M3550207～262
690241～302
4415CrMoA490207～241
4540CrA390192～223
4540CrA490217～235
590241～277
685269～302
4640HN2M2540207～269
640248～277
785269～321
4735CrMoA490217～255
590241～277
4840HNM690255～293
4920H1M1VtiB690255～293
5030H1M1V590241～277
5130H1M1V690255～285
MaterialenReferentienormen en vereisten (HB)Controlebereik (HB)Opmerking
210CASTM A210,≤179130～179 
T1a, 20MoG, STBA12, 15Mo3ASTM A209, ≤153125～153 
T2, T11, T12, T21, T22, 10CrMo910ASTM A213,≤163120～163 
P2, P11, P12, /P21, P22, 10CrMo910 125～179 
P2, P11, P12, /P21P22, 10CrMo910 type buisfittingen 130～197De ondergrens van de lasnaad mag niet minder zijn dan die van het basismateriaal, bovengrens≤241
T23ASTM A213,≤220150～220 
12Cr2MoWVTiB (G102) 150～220 
T24ASTM A213,≤250180～250 
T/P91, T/P92, T911, T/P122ASTM A213,≤250ASTM A335,≤250180～250De hardheid van buizen van het "P"-type verwijst naar die van buizen van het "T"-type.
(T/P91, T/P92, T911, T/P122) Lasnaad 180～270 
WB36ASME-code case2353，≤252180～252De lasnaad mag niet minder hard zijn dan het basismateriaal.
A515, A106B, A106C, A672 B70 type buisfittingen 130～197De ondergrens van de lasnaad mag niet lager zijn dan het basismateriaal, met de bovengrens≤241.
12CrMoGB3077,≤179120～179 
15CrMoJB4726，118～180(Rm:440～610）JB4726，115～178(Rm:430～600）118～180115～178 
12H1MVGB3077,≤179135～179 
15H1M1V 135～180 
F2 (Gesmede of gewalste pijpfittingen, kleppen en onderdelen)ASTM A182, 143~192143～192 
F11，Class 1ASTM A182, 121~174121～174 
F11，Class 2ASTM A182, 143~207143～207 
F11，Class 3ASTM A182, 156~207156～207 
F12，Class 1ASTM A182, 121~174121～174 
F12，Class 2ASTM A182, 143~207143～207 
F22，Class 1ASTM A182, ≤170130～170 
F22，Class 3ASTM A182, 156~207156～207 
F91ASTM A182, ≤248175～248 
F92ASTM A182, ≤269180～269 
F911ASTM A182, 187~248187～248 
F122ASTM A182, ≤250177～250 
20 Drukvat Koolstofstaal en Laag Gelegeerd staal SmeedstukkenJB4726，106～159106～159 
35 (Opmerking: Rm in de tabel verwijst naar de treksterkte van het materiaal, gemeten in MPa).JB4726，136～200(Rm:510～670）JB4726，130～190(Rm:490～640）136～200130～190 
16MnJB4726，121～178(Rm:450～600）121～178 
20MnMoJB4726，156～208(Rm:530～700）JB4726，136～201(Rm:510～680）JB4726，130～196(Rm:490～660）156～208136～201130～196 
35CrMoJB4726，185～235(Rm:620～790）JB4726，180～223(Rm:610～780）185～235180～223 
0H18N90H17N12M2JB4728，139～187(Rm:520)JB4728，131～187(Rm:490)139～187131～187Roestvrij stalen smeedstukken voor drukvaten
1H18N9GB1220 ≤187140～187 
0H17N12M2GB1220 ≤187140～187 
0H18N11NbGB1220 ≤187140～187 
TP304H, TP316H, TP347HASTM A213,≤192140～192 
1Cr13 192～211Bewegende bladen
2Cr13 212～277Bewegende bladen
1Cr11MoV 212～277Bewegende bladen
1Cr12MoWV 229～311Bewegende bladen
ZG20CrMoJB／T 7024，135～180135～180 
ZG15Cr1MoJB／T 7024，140～220140～220 
ZG15H2M1JB／T 7024，140～220140～220 
ZG20CrMoVJB／T 7024，140～220140～220 
ZG15H1M1VJB／T 7024，140～220140～220 
35DL／T439，146～196146～196Bout
45DL／T439，187～229187～229Bout
20CrMoDL／T439，197～241197～241Bout
35CrMoDL／T439，241～285241～285Bout (diameter ＞50 mm)
35CrMoDL／T439，255～311255～311Bout (diameter ≤ 50 mm)
42CrMoDL／T439，248～311248～311Bout (diameter ＞65mm)
42CrMoDL／T439，255～321255～321Bout (diameter ≤65 mm)
25Cr2MoVDL／T439，248～293248～293Bout
25H2M1VDL／T439，248～293248～293Bout
20H1M1V1DL／T439，248～293248～293Bout
20H1M1VTBDL／T439，255～293255～293Bout
20H1M1VNBTBDL／T439，252～302252～302Bout
20H12NmW(C422)DL／T439，277～331277～331Bout
2H12NW1M1VOostelijke stoomturbine fabrieksnorm291～321Bout
2H11M1NWNBOostelijke stoomturbine fabrieksnorm290～321Bout
45H1MVOostelijke stoomturbine fabrieksnorm248～293Bout
R-26 (Ni-Cr-Co legering)DL／T439，262～331262～331Bout
GH445DL／T439，262～331262～331Bout
ZG20CrMoJB/T7024,135~180135～180Cilinder
ZG15Cr1Mo, ZG15Cr2MoZG20Cr1MoV, ZG15Cr1Mo1VJB/T7024, 140~220140～220Cilinder

Hardheidsgrafiek non-ferro & ferro metalen

1. Hardheidsgrafiek non-ferrometalen

Hardheid non-ferrometalenTreksterkte
δb/MPa
RockwellRockwell oppervlakVickersBrinell
(F/D2=30) 
HRCHRAHR15NHR30NHR45NHVHBSHBWMSCr.SCr-V.SCrNi.SCr-Mo.SCr-Ni-Mo .SCrMnSi.SUHSSS.S
20.060.268.840.719.2226225225774742736782747/781/740
20.560.469.041.219.8228227227784751744787753/788/749
21.060.769.341.720.4230229229793760753792760/794/758
21.561.069.542.221.0233232232803769761797767/801/767
22.061.269.842.621.5235234234813779770803774/809/777
22.561.570.043.122.1238237237823788779809781/816/786
23.061.770.343.622.724l240240833798788815789/824/796
23.562.070.644.023.3244242242843808797822797/832/806
24.062.270.844.523.9247245245854818807829805/840/816
24.562.571.145.024.5250248248864828816836813/848/826
25.062.871.445.525.1253251251875838826843822/856/837
25.563.071.645.925.7256254254886848837851831850865/847
26.063.371.946.426.3259257257897859847859840859874/858
26.563.572.246.926.9262260260908870858867850869883/868
27.063.872.447.327.5266263263919880869876860879893/879
27.564.072.747.828.1269266266930891880885870890902/890
28.064.373.048.328.7273269269942902892894880901912/901
28.564.673.348.729.3276273273954914903904891912922/913
29.064.873.549.229.9280276276965925915914902923933/924
29.565.173.849.730.5284280280977937928924913935943/936
30.065.374.150.231.1288283283989948940935924947954/947
30.565.674.450.631.72922872871002960953946936959965/959
31.065.874.751.132.329629l29l1014972966957948972977/971
31.566.174.951.632.93002942941027984980969961985989/983
32.066.475.252.033.530429829810399969939819749991001/996
32.566.675.552.534.130830230210521009100799498710121013/1008
33.066.975.853.034.73133063061065102210221007100110271026/1021
33.567.176.153.435.33173103101078103410361020101510411039/1034
34.067.476.453.935.932l3143141092104810511034102910561052/1047
34.567.776.754.436.53263183181105106110671048104310711066/1060
35.067.977.054.837.033l3233231119107410821063105810871079/1074
35.568.277.255.337.63353273271133108810981078107411031094/1087
36.068.477.555.838.23403323321147110211141093109011191108/1101
36.568.777.856.238.83453363361162111611311109110611361123/1116
37.069.078.156.739.43503413411177113111481125112211531139/1130
37.569.278.457.240.03553453451192114611651142113911711155/1145
38.069.578.757.640.63603503501207116111831159115711891171/1161
38.569.779.058.141.2365355355122211761201117711741207118711701176
39.070.079.358.641.837l360360123811921219119511921226120411951193
39.570.379.659.042.4376365365125412081238121412111245122212191209
40.070.579.959.543.0381370370127112251257123312301265124012431226
40.570.880.260.043.6387375375128812421276125212491285125812671244
41.071.180.560.444.2393380381130512601296127312691306127712901262
41.571.380.860.944.8398385386132212781317129312891327129613131280
42.071.681.161.345.440439l392134012961337131413101348131613361299
42.571.881.461.845.9410396397135913151358133613311370133613591319
43.072.181.762.346.541640l403137813351380135813531392135713811339
43.572.482.062.747.1422407409139713551401138013751415137814041361
44.072.682.363.247.7428413415141713761424140413971439140014271383
44.572.982.663.648.3435418422143813981446142714201462142214501405
45.073.282.964.148.944l424428145914201469145114441487144514731429
45.573.483.264.649.5448430435148114441493147614681512146914961453
46.073.783.565.050.145443644l150314681517150214921537149315201479
46.573.983.765.550.746l442448152614931541152715171563151715441505
47.074.284.065.951.2468449455155015191566155415421589154315691533
47.574.584.366.451.8475/463157515461591158115681616156915941562
48.074.784.666.852.4482/470160015741617160815951643159516201592
48.575.084.967.353.0489/478162616031643163616221671162316461623
49.075.385.267.753.6497/486165316331670166516491699165116741655
49.575.585.568.254.2504/494168116651697169516771728167917021689
50.075.885.768.654.7512502502171016981724172417061758170917311725
50.576.186.069.155.3520510510/1732175217551735178817391761/
51.076.386.369.555.9527518518/1768178017861764181917701792/
51.576.686.670.056.5535527527/1806180918181794185018011824/
52.076.986.870.457.1544535535/1845183918501825188118341857/
52.577.187.170.957.6552544544//186918831856191418671892/
53.077.487.471.358.2561552552//189919171888194719011929/
53.577.787.671.858.856956l56l//19301951//19361966/
54.077.987.972.259.4578569569//19611986//19712006/
54.578.288.172.659.9587577577//19932022//20082047/
55.078.588.473.160.5596585585//20262058//20452090/
55.578.788.673.561.1606593593///////2135/
56.079.088.973.961.7615601601///////2181/
56.579.389.174.462.2625608608///////2230/
57.079.589.474.862.8635616616///////2281/
57.579.889,675.263.4645622622///////2334/
58.080.189.875.663.9655628628///////2390/
58.580.390.076.164.5666634634///////2448/
59.080.690.276.565.1676639639///////2509/
59.580.990.476.965.6687643643///////2572/
60.081.290.677.366.2698647647/////////
60.581.490.877.766.8710650650/////////
61.081.791.078.167.372l///////////
61.582.091.278.667.9733///////////
62.082.291.479.068.4745///////////
62.582.591.579.469.0757///////////
63.082.891.779.869.5770///////////
63.583.191.880.270.1782///////////
64.083.391.980.670.6795///////////
64.583.692.181.071.2809///////////
65.083.992.281.371.1822///////////
65.584.1///836///////////
66.084.4///850///////////
66.584.7///865///////////
67.085.0///879///////////
67.585.2///894///////////
68.085.5///909///////////

2. Hardheidsgrafiek ferrometalen

De volgende gegevens zijn voornamelijk van toepassing op koolstofarme staal (zacht staal).

Hardheid ferrometalenTreksterkte
RockwellRockwell oppervlakVickersBrinell HBS
HRBHR15THR30THR45THVF/D2=10F/D2=10MPa
60.080.456.130.4105102/375
60.580.556.430.9105102/377
61.080.756.731.4106103/379
61.580.857.131.9107103/381
62.080.957.432.4108104/382
62.581.157.732.9108104/384
63.081.258.033.5109105/386
63.581.458.334.0110105/388
64.081.558.734.5110106/390
64.581.659.035.011l106/393
65.081.859.335.5112107/395
65.581.959.636.1113107/397
66.082.159.936.6114108/399
66.582.260.337.1115108/402
67.082.360.637.6115109/404
67.582.560.938.1116110/407
68.082.661.238.6117110/409
68.582.761.539.2118111/412
69.082.961.939.7119112/415
69.583.062.240.2120112/418
70.083.262.540.712l113/42l
70.583.362.841.2122114/424
71.083.463.141.7123115/427
71.583.663.542.3124115/430
72.083.763.842.8125116/433
72.583.964.143.3126117/437
73.084.064.443.8128118/440
73.584.164.744.3129119/444
74.084.365.144.8130120/447
74.584.465.445.413l12l/451
75.084.565.745.9132122152455
75.584.766.046.4134123155459
76.084.866.346.9135124156463
76.585.066.647.4136125158467
77.085.167.047.9138126159471
77.585.267.348.513912716l475
78.085.467.649.0140128163480
78.585.567.949.5142129164484
79.085.768.250.0143130166489
79.585.868.650.5145132168493
80.085.968.951.0146133170498
80.586.169.251.6148134172503
81.086.269.552.1149136174508
81.586.369.852.6151137/513
82.086.570.253.1152138/518
82.586.670.553.6154140/523
83.086.870.854.1156//529
83.586.971.154.7157//534
84.087.071.455.2159//540
84.587.271.855.716l//546
85.087.372.156.2163//551
85.587.572.456.7165//557
86.087.672.757.2166//563
86.587.773.057.8168//570
87.087.973.458.3170//576
87.588.073.758.8172//582
88.088.174.059.3174//589
88.588.374.359.8176//596
89.088.474.660.3178//603
89.588.675.060.9180//609
90.088.775.361.4183/176617
90.588.875.661.9185/178624
91.089.075.962.4187/18063l
91.589.176.262.9189/182639
92.089.376.663.4191/184646
92.589.476.964.0194/187654
93.089.577.264.5196/189662
93.589.777.565.0199/192670
94.089.877.865.5201/195678
94.589.978.266.0203/197686
95.590.178.566.5206/200695
95.090.278.867.1208/203703
96.090.479.167.6211/206712
96.590.579.468.1214/209721
97.090.679.868.6216/212730
97.590.880.169.1219/215739
98.090.980.469.6222/218749
98.591.180.770.2225/222758
99.091.281.070.7227/226768
99.591.381.471.2230/229778
100.091.581.771.7233/232788

Gerelateerde lectuur: Vergelijkingstabel van metaalhardheid: HV, HB, HRC

Vaak gebruikte hardheid

Brinellhardheid

De Brinell-hardheidstest gebruikt een kogel van gehard staal of een harde legering met een diameter van D als indringlichaam.

Een gespecificeerde testkracht F wordt uitgeoefend op het oppervlak van het te testen materiaal en na een bepaalde wachttijd wordt de testkracht verwijderd, waardoor een inkeping met een diameter d achterblijft.

De Brinell-hardheid waarde wordt berekend door de testkracht te delen door het oppervlak van de indrukking. Het symbool voor de Brinell hardheidswaarde wordt weergegeven als HBS of HBW.

Brinellhardheid

Het verschil tussen HBS en HBW zit in het type indringlichaam dat gebruikt wordt.

HBS duidt op het gebruik van een geharde stalen kogel als indringlichaam en wordt gebruikt om de Brinell-hardheid te bepalen van materialen met een waarde lager dan 450, zoals zacht staal, grijs gietijzeren non-ferrometalen.

HBW daarentegen verwijst naar het gebruik van een kogel van een harde legering als indringlichaam en wordt gebruikt om de Brinell-hardheid te meten van materialen met een waarde lager dan 650.

Zelfs als hetzelfde materiaal en dezelfde experimentele omstandigheden worden gebruikt, kunnen de resultaten van de twee testen variëren, waarbij de HBW-waarde meestal hoger is dan de HBS-waarde, en er is geen exacte kwantitatieve regel die gevolgd kan worden.

HBW-formule

In 2003 nam China de internationale standaarden over en stopte het met het gebruik van stalen kogelpennen ten gunste van hardgelegeerde kogelkoppen.

Als gevolg daarvan werd HBS niet langer gebruikt en worden alle Brinell hardheidswaarden nu weergegeven door HBW.

Hoewel HBW vaak gewoon HB wordt genoemd, zijn er in de literatuur nog steeds verwijzingen naar HBS te vinden.

De Brinell-hardheidsmeetmethode is geschikt voor het testen van materialen zoals gietijzer, non-ferro legeringen en diverse staalsoorten die het volgende hebben ondergaan gloeien of afschrik- en ontlaatprocessen.

Het is echter niet geschikt voor het testen van monsters of werkstukken die te hard, te klein of te dun zijn, of die geen grote inkepingen op het oppervlak toelaten.

Rockwell hardheid

De Vickers hardheidstest gebruikt ofwel een diamantkegel met een kegelhoek van 120 graden of een geharde stalen kogel met een diameter van Ø1,588 mm of Ø3,176 mm als indringlichaam, samen met een gespecificeerde belasting.

Het monster wordt onderworpen aan een initiële belasting van 10 kgf en een totale belasting van 60, 100 of 150 kgf.

Nadat de totale belasting is aangebracht, wordt de hardheid bepaald door het verschil in indrukdiepte wanneer de hoofdbelasting wordt verwijderd met behoud van de initiële belasting en de indrukdiepte onder de initiële belasting.

Rockwell hardheid

De Rockwell hardheidsmeting gebruikt drie verschillende testkrachten en drie verschillende indrukkers, wat resulteert in een totaal van negen mogelijke combinaties en bijbehorende Rockwell hardheidsschalen.

Deze negen schalen zijn geschikt voor een groot aantal veelgebruikte metalen materialen.

De drie meest gebruikte Rockwell hardheidsschalen zijn HRA, HRB en HRC, waarbij HRC de meest gebruikte is.

Tabel met veelgebruikte Rockwell hardheidsmetingen

HardheidssymboolType indringlichaamTotale testkracht
F/N (kgf)		HardheidsbereikToepassingen
HRA120°diamanten kegel588.4(60)20~88Harde legering, hardmetaal, ondiep case hardening staal en enz.
HRBØ1,588mm Gedoofde stalen kogel980.7(100)20~100Gegloeid of genormaliseerd staal, aluminiumlegering, koperlegering, gietijzer
HRC120°diamanten kegel1471(150)20~70Gehard staal, gehard en getemperd staal, diepwandig gehard staal

De Rockwell hardheidsmeting is geschikt voor hardheidswaarden van 20-70HRC. Als de hardheid van het preparaat lager is dan 20HRC, wordt aanbevolen om de HRB schaal te gebruiken omdat de gevoeligheid van het indringlichaam afneemt naarmate de druk op het conische deel toeneemt.

Als de hardheid van het monster echter groter is dan 67HRC, wordt geadviseerd om de HRA schaal te gebruiken omdat de druk op de punt van het indringlichaam te hoog kan worden en kan leiden tot schade aan de diamant en een verminderde levensduur van het indringlichaam.

De Rockwell hardheidstest staat bekend om zijn gemak, snelheid en minimale indrukking, waardoor hij ideaal is voor het testen van het oppervlak van afgewerkte producten en hardere, dunnere werkstukken.

Door de kleine indrukking kan de hardheidswaarde echter sterk schommelen voor materialen met ongelijke structuren en hardheid, waardoor de test minder nauwkeurig is dan de Brinell hardheidsmeting.

De Rockwell hardheidstest wordt vaak gebruikt om de hardheid van materialen zoals staal, non-ferrometalen en gecementeerde carbiden te bepalen.

Vickers hardheid

Vickers hardheid

Het principe achter de Vickers hardheidsmeting is vergelijkbaar met dat van de Brinell hardheidsmeting.

Een diamanten piramidevormig indruklichaam met een hoek van 136° wordt gebruikt om een gespecificeerde testkracht, F, uit te oefenen op het oppervlak van het te testen materiaal.

Na een bepaalde wachttijd wordt de testkracht verwijderd en wordt de hardheidswaarde berekend als de gemiddelde druk op het oppervlak per eenheid van de regelmatige piramidevormige indrukking, met het symbool HV.

HV-formule

De Vickers hardheidsmeting heeft een groot bereik en kan materialen meten met een hardheid van 10 tot 1000 HV. De indrukking is klein.

Deze meetmethode wordt vaak gebruikt om dunne materialen en oppervlaktegeharde lagen te meten die ontstaan door carboneren en nitreren.

Leeb hardheid

De Leeb hardheidstest maakt gebruik van een apparaat dat is uitgerust met een wolfraamcarbide kogel om het oppervlak van het teststuk te raken, dat vervolgens terugkaatst. De snelheid van de terugkaatsing wordt beïnvloed door de hardheid van het geteste materiaal.

Een permanent magnetisch materiaal is geïnstalleerd op het slagapparaat, dat een elektromagnetisch signaal produceert dat evenredig is met de bewegingssnelheid van het slaglichaam. Dit signaal wordt vervolgens omgezet in een Leeb-hardheidswaarde door een elektronisch circuit, weergegeven door het symbool HL.

De Leeb hardheidsmeter is een handheld apparaat waarvoor geen werkbank nodig is. De hardheidssensor is compact en kan eenvoudig met de hand worden bediend, waardoor hij geschikt is voor het testen van grote, zware of complexe geometrieën.

Een van de belangrijkste voordelen van de Leeb hardheidstest is dat hij slechts lichte oppervlakteschade veroorzaakt, waardoor hij een ideale optie is voor niet-destructief onderzoek. Het is ook een unieke hardheidstest voor alle richtingen, smalle ruimtes en speciale onderdelen.

Rockwell-, Brinell- en Vickers-hardheidstest

Rockwell hardheidstest

De Rockwell hardheidstest wordt vaak gebruikt om de hardheid van metalen te meten. Deze test evalueert de indringdiepte van een indringlichaam onder een grote belasting in vergelijking met de indringdiepte van een voorbelasting.

Uitrusting en procedure

Benodigde apparatuur:

Rockwell hardheidsmeter.

Indenters: Diamantkegel (voor hardere materialen) of stalen kogel (voor zachtere materialen).

Specimen: Bereid monster van het te testen materiaal.

Procedure:

Het monster voorbereiden: Zorg ervoor dat het oppervlak van het monster schoon en glad is om te voorkomen dat de testresultaten beïnvloed worden.

Selecteer de juiste schaal: Kies de Rockwell-schaal op basis van de hardheid van het materiaal, zoals HRC voor harde materialen en HRB voor zachtere materialen.

Het preparaat plaatsen: Plaats het monster stevig op het aambeeld van de testmachine.

Minor Load toepassen: Oefen een kleine belasting van 10 kgf uit om het indringlichaam te plaatsen en door de oxidatie van het oppervlak te dringen.

De grote lading toepassen: Verhoog de belasting tot de opgegeven hoofdbelasting voor de gekozen Rockwell-schaal, zoals 150 kgf voor HRC.

De inkeping meten: Na het uitoefenen van de grootste kracht meet de machine de indrukdiepte en berekent automatisch het Rockwell hardheidsgetal.

Brinell hardheidstest

De Brinell hardheidstest meet de hardheid van grote en grofkorrelige materialen door de diameter van een indrukking gemaakt door een bolvormig indringlichaam te evalueren.

Uitrusting en procedure

Benodigde apparatuur:

Brinell hardheidsmeter.

Bolvormig indringlichaam (meestal 10 mm in diameter, gemaakt van gehard staal of wolfraamcarbide).

Specimen: Goed voorbereid monster van het te testen materiaal.

Procedure:

Het monster voorbereiden: Zorg ervoor dat het preparaatoppervlak vlak en schoon is.

Het preparaat plaatsen: Plaats het monster stevig op het aambeeld van de testmachine.

Selecteer de Load: Kies een belasting tussen 500 kgf en 3000 kgf, afhankelijk van het materiaal.

De belasting toepassen: Pas de geselecteerde belasting toe gedurende 10 tot 30 seconden en meet vervolgens de indrukkingdiameter met een microscoop.

Bereken de hardheid: Gebruik de diameter van de indrukking om het Brinell hardheidsgetal (BHN) te berekenen met de formule: [ \text{BHN} = \frac{2P}{{pi D (D - \sqrt{D^2 - d^2})} ] waarbij (P) de belasting is, (D) de diameter van het indruklichaam en (d) de diameter van de indrukking.

Vickers-hardheidstest

De Vickers hardheidstest is een veelzijdige methode om de hardheid van materialen, waaronder metalen en keramiek, te meten met behulp van een diamanten piramidevormig indringlichaam.

Uitrusting en procedure

Bereken de hardheid: Bereken het Vickers hardheidsgetal (VHN) met behulp van de diagonale metingen en de formule:

VHN=2Pzonde⁡(136∘/2)d2

waarbij (P) de belasting is en (d) de gemiddelde lengte van de diagonalen van de indrukking.

Benodigde apparatuur:

Vickers hardheidsmeter.

Diamant piramide indringlichaam met een vierkante basis.

Specimen: Goed voorbereid monster van het te testen materiaal.

Procedure:

Het monster voorbereiden: Zorg ervoor dat het oppervlak van het preparaat glad en schoon is.

Het preparaat plaatsen: Plaats het monster stevig op het aambeeld van de testmachine.

Selecteer de Load: Kies een belasting tussen 1 gf en 120 kgf, afhankelijk van het materiaal en de vereiste nauwkeurigheid.

De belasting toepassen: Oefen de belasting 10 tot 15 seconden uit en meet dan de indrukdiagonalen met een microscoop.

De Brinell hardheidsmeting meet de hardheid van een monster door een stalen kogel of diamantkegel in het oppervlak van het monster te drukken en de diepte van de indrukking te meten. Deze methode is geschikt voor het bepalen van de hardheid van materialen zoals gegloeid, genormaliseerd, uitgeblust en getemperd staal, gietijzer en non-ferrometalen.

De Rockwell hardheidstest maakt gebruik van specifieke procedures en kleinere indrukkers, zoals diamanten, om de hardheid te meten, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan materialen.

De Vickers hardheidsmeting heeft de voordelen van zowel de Brinell als de Rockwell test en kan materialen meten die variëren van extreem zacht tot extreem hard en hun resultaten kunnen worden vergeleken.

De specifieke voor- en nadelen van de Knoop hardheidsmeting zijn niet gedetailleerd in de informatie die ik heb gevonden, maar het is een van de statische testmethodes, vergelijkbaar met Brinell, Rockwell en Vickers.

De Webster hardheidsmeter wordt voornamelijk gebruikt om de mechanische eigenschappen van profielen van aluminiumlegeringen te controleren, maar is ook geschikt voor materialen als koper, messing en zacht staal.

De Barcol hardheidsmeter is een soort indrukkingstester. De specifieke voor- en nadelen worden niet expliciet genoemd in de informatie die ik heb gevonden.

Elke hardheidsmeting heeft zijn eigen kenmerken en toepassingsmogelijkheden:

  • De Brinell hardheidstest is geschikt voor verschillende materialen, vooral voor gegloeid, genormaliseerd, uitgeblust en ontlaten staal, gietijzer en non-ferrometalen.
  • De Rockwell hardheidstest is geschikt voor een groot aantal materialen, waarbij een kleiner indringlichaam wordt gebruikt voor de metingen.
  • De Vickers hardheidsmeting combineert de voordelen van zowel de Brinell als de Rockwell test en is geschikt voor materialen van extreem zacht tot extreem hard en de resultaten kunnen met elkaar vergeleken worden.
  • De Knoop hardheidsmeting, als een van de statische testmethodes, is geschikt voor verschillende materialen, maar er is meer inzicht nodig in de specifieke eigenschappen.
  • De Webster hardheidsmeter is vooral geschikt voor het controleren van de mechanische eigenschappen van profielen van aluminiumlegeringen, maar kan ook voor andere materialen gebruikt worden.
  • De Barcol hardheidsmeter, als hardheidsmeter met indrukking, neemt een belangrijke plaats in bij het testen van de hardheid van materialen.

Vergelijking van hardheidsmethodes

Elke hardheidsmeter heeft unieke eigenschappen die geschikt zijn voor specifieke toepassingen.

Belastingsbereiken en indrukkingstypes

  • Rockwell: Gebruikt kleine en grote belastingen met een diamantkegel of stalen kogelindringlichaam, geschikt voor verschillende materialen.
  • Brinell: Past hoge belastingen toe (500 kgf tot 3000 kgf) met een bolvormig indringlichaam, ideaal voor grote en grofkorrelige materialen.
  • Vickers: Maakt gebruik van een diamantpiramide indringlichaam met een groot bereik aan belastingen (1 gf tot 120 kgf), geschikt voor nauwkeurige metingen op alle materialen.

Normen en referenties

  • Rockwell-normen: ASTM E18, ISO 6508.
  • Brinell-normen: ASTM E10, ISO 6506.
  • Vickers-normen: ASTM E384, ISO 6507.

Hardheidsmeters

  • Micro Vickers hardheidsmeter

HM-serie:

Micro Vickers hardheidsmeter

  • Vickers hardheidsmeter
    HV-serie:
Vickers hardheidsmeter

  • Rockwell hardheidsmeter
    HR-serie:
Rockwell hardheidsmeter

  • Draagbare Leeb hardheidsmeter
    HH-serie:
Draagbare Leeb hardheidsmeter

Veelgestelde vragen

Hieronder vindt u antwoorden op een aantal veelgestelde vragen:

Waar wordt de Mohs-hardheidsschaal voor gebruikt?

De hardheidsschaal van Mohs wordt gebruikt om de krasbestendigheid van mineralen te meten. Deze schaal werd in 1812 ontwikkeld door Friedrich Mohs en is een kwalitatieve ordinale schaal die helpt mineralen te identificeren en classificeren op basis van hun krasbestendigheid. De schaal van Mohs wordt voornamelijk gebruikt in de geologie en mineralogie, maar heeft ook toepassingen in de materiaalkunde voor het beoordelen van de relatieve duurzaamheid en slijtvastheid van verschillende materialen. Voor nauwkeurige metingen van de hardheid van metalen wordt echter de voorkeur gegeven aan meer kwantitatieve testen zoals de Vickers, Rockwell of Brinell hardheidstest.

Hoe werkt de Rockwell hardheidstest?

De Rockwell hardheidstest meet de hardheid van materialen door de indringdiepte van een indringlichaam onder een grote belasting te bepalen in vergelijking met de indringdiepte onder een eerste belasting. De test begint met het aanbrengen van een kleine belasting (meestal 10 kgf), waarbij een basisdiepte wordt vastgesteld. Vervolgens wordt een grote kracht uitgeoefend, die kan variëren afhankelijk van de specifieke Rockwell schaal die gebruikt wordt. Nadat deze belasting een bepaalde tijd is aangehouden, wordt deze verwijderd en blijft de kleine belasting op zijn plaats. De hardheidswaarde wordt berekend op basis van het verschil in dieptemetingen voor en na het aanbrengen van de grote belasting. Deze test is voordelig vanwege de eenvoud, de snelle resultaten, de minimale schade aan het materiaal en de directe hardheidsmetingen. Hij wordt veel gebruikt voor kwaliteitscontrole en materiaalselectie in verschillende industrieën.

Wat zijn de verschillen tussen de Brinell- en Vickers-hardheidstest?

De Brinell en Vickers hardheidsmeting verschillen voornamelijk in hun indringers, procedures en toepasbaarheid op materialen. De Brinell test maakt gebruik van een stalen of wolfraamcarbide kogel indringlichaam, meestal variërend van 1 tot 10 mm in diameter, en is langzamer vanwege de hoge belasting, waardoor het geschikt is voor materialen met grove of inhomogene oppervlakken, maar minder nauwkeurig voor zeer harde materialen. De Vickers test daarentegen maakt gebruik van een diamanten piramidevormig indringlichaam met een openingshoek van 136 graden, biedt een hogere nauwkeurigheid en betrouwbaarheid en is sneller, maar vereist een goed voorbereid oppervlak. De Vickers test is veelzijdig en geschikt voor een breed scala aan materialen, waaronder dunne platen en gehard staal, terwijl de Brinell test beter is voor ruwe oppervlakken en bepaalde metalen, maar beperkt wordt door mogelijke vervorming van het indringlichaam en grotere indrukkingen.

Hoe kan de hardheid van metaal worden verbeterd door warmtebehandeling?

Het verbeteren van de hardheid van metalen door middel van warmtebehandeling omvat verschillende processen die ontworpen zijn om de microstructuur van het metaal te veranderen en de mechanische eigenschappen te verbeteren. De belangrijkste methoden zijn:

  1. Afkoeling: Hierbij wordt het metaal verhit tot een hoge temperatuur en vervolgens snel afgekoeld met een medium zoals olie, water of pekel. Afschrikken verhoogt de hardheid door de vorming van harde fasen zoals martensiet in staal.
  2. Temperen: Na het afschrikken wordt het metaal door ontlaten opnieuw verhit tot een lagere temperatuur en vervolgens langzaam afgekoeld. Dit proces vermindert de brosheid terwijl een aanzienlijke hardheid behouden blijft, waardoor taaiheid en hardheid in evenwicht zijn.
  3. Precipitatieharding (Veroudering): Deze methode wordt gebruikt voor specifieke legeringen, waarbij de legering wordt verhit om opgeloste elementen op te lossen, gevolgd door snelle afkoeling en vervolgens veroudering bij een lagere temperatuur. Dit vormt precipitaten in de microstructuur, waardoor de hardheid en sterkte toenemen.
  4. Harden: Deze techniek brengt een harde koolstof- of stikstoflaag aan op het metaaloppervlak door processen zoals carboneren of nitreren. Het verhoogt de oppervlaktehardheid en slijtvastheid terwijl de kern taaier blijft.
  5. Normaliseren: Hoewel het normaliseren niet in de eerste plaats bedoeld is om de hardheid te maximaliseren, verfijnt het de korrelstructuur door het metaal te verhitten tot boven het kritieke bereik en het dan af te koelen met lucht. Dit proces kan de sterkte en uniformiteit van het metaal verbeteren.

Door deze warmtebehandelingsprocessen toe te passen, kunnen de hardheid en andere mechanische eigenschappen van metalen worden geoptimaliseerd voor verschillende industriële toepassingen.

Waarom is de hardheid van metaal belangrijk in industriële toepassingen?

De hardheid van metalen is van cruciaal belang in industriële toepassingen omdat het een directe invloed heeft op de prestaties, duurzaamheid en geschiktheid van materialen voor verschillende toepassingen. Hardere metalen bieden een betere weerstand tegen slijtage, schuren en vervorming, wat essentieel is in omgevingen waar onderdelen worden blootgesteld aan zware belastingen, wrijving en schokken. Dit zorgt voor een lange levensduur en structurele integriteit van machines en constructies. Daarnaast helpen hardheidsmetingen bij de materiaalselectie en kwaliteitscontrole door te controleren of materialen voldoen aan specifieke normen en specificaties. Dit is vooral belangrijk voor het handhaven van consistentie en betrouwbaarheid in productieprocessen. In het algemeen is de hardheid van metalen een fundamentele eigenschap die de effectiviteit en levensduur van industriële producten beïnvloedt.

Aanbevolen voor jou:

Vergeet niet: sharing is caring! : )
Shane
Auteur

Shane

Oprichter van MachineMFG

Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.

Post Categorieën

Dit vind je misschien ook leuk
We hebben ze speciaal voor jou uitgezocht. Lees verder en kom meer te weten!
Hoeveel weet je over plaatmateriaal

Plaatmateriaal: Wat u moet weten

Hoe evolueert plaatstaal van ruw materiaal tot ingewikkelde onderdelen in onze alledaagse apparaten? Dit artikel duikt in de fascinerende wereld van plaatbewerking en onderzoekt materialen zoals SPCC,...

Testen van metaalsamenstelling: 8 beproefde methoden

Heb je je ooit afgevraagd welke geheimen verborgen liggen in de glanzende oppervlakken van metalen? In dit fascinerende artikel duiken we in de fijne kneepjes van de analyse van metaalsamenstelling. Onze deskundige auteur,...

HRC vs HB hardheid: Verschillen en omrekening

Heb je je ooit afgevraagd wat het verschil is tussen de Rockwell en Brinell hardheidsschalen? In dit artikel duiken we in de wereld van het testen van de hardheid van materialen, waarbij we de belangrijkste verschillen...
Noem een metaalsoort

Noem een metaalsoort

Metalen worden onderverdeeld in ferro- en non-ferrosoorten, elk met unieke eigenschappen en toepassingen. Dit artikel verkent de kenmerken, toepassingen en fascinerende feiten over deze metalen, van gewoon ijzer tot...
MachineMFG
Til uw bedrijf naar een hoger niveau
Praat met ons
nl_NL NL
nl_NL NL en_US EN ar AR de_DE DE es_ES ES fr_FR FR id_ID ID it_IT IT ja JA pt_PT PT pt_BR PT_BR ru_RU RU ko_KR KO tr_TR TR
FAQs Artikelen Winkel
Over Neem contact op met Restitutie en retourneren
Abonneer je op onze nieuwsbrief
Het laatste nieuws, artikelen en bronnen, wekelijks naar je inbox gestuurd.
Algemene voorwaarden Privacybeleid
© 2024. Alle rechten voorbehouden.

Neem contact met ons op

Je krijgt binnen 24 uur antwoord van ons.