HRC vs HB hardheid: Verschillen en omrekening

Wat is hardheid?

Hardheid is een cruciale prestatie-index die gebruikt wordt om de weerstand van materialen te meten tegen indrukkingen of vervorming door harde voorwerpen. Deze eigenschap is essentieel in verschillende industriële toepassingen, waaronder materiaalselectie, kwaliteitscontrole en machinebouw.

Methoden voor hardheidsmeting

Hardheidsmethodes variëren, elk met unieke principes en implicaties achter de gemeten waarden. De primaire categorieën van hardheidsmeten zijn de indrukkingstesten met statische belasting en de hardheidsmeten met terugkaatsing.

Statische belasting indrukking hardheidstesten

1. Brinell-hardheid (HB):
   • Vaak gebruikt voor zachte materialen zoals non-ferrometalen en staal vóór warmtebehandeling.
   • Een geharde stalen kogel of gecementeerde carbidekogel met een specifieke diameter wordt onder een bepaalde belasting in het oppervlak van het materiaal gedrukt. De hardheidswaarde wordt berekend door de belasting te delen door het oppervlak van de indrukking.
2. Rockwell hardheid (HR):
   • Geschikt voor materialen met een hoge oppervlaktehardheid, zoals materialen die met hitte zijn behandeld.
   • Gebruikt verschillende schalen op basis van het indringlichaam en de belasting:
     • HRA: Diamantconus, belasting 60 kg, voor extreem harde materialen.
     • HRB: Stalen kogel met een diameter van 1,59 mm, belasting van 100 kg, voor zachtere materialen.
     • HRC: Diamantconus, 150 kg belasting, voor hardere materialen.
   • De hardheidswaarde wordt bepaald door de diepte van de indrukking.
3. Vickers hardheid (HV):
   • Geschikt voor microscopische analyse.
   • Gebruikt een diamanten vierkant kegelvormig indringlichaam met een tophoek van 136°, dat in het materiaal wordt gedrukt onder een belasting van minder dan 120 kg.
   • De hardheidswaarde wordt verkregen door de belasting te delen door het oppervlak van de indrukking.
4. Shore hardheid (HA, HD):
   • Voornamelijk gebruikt voor rubber en kunststoffen.

Tests van de terugkaatshardheid

1. Leeb hardheid (HL):
   • Meet de elastische vervorming van metalen.
   • Hierbij stuitert een slagkogelkop op het materiaaloppervlak en wordt de hardheid berekend aan de hand van de terugkaatssnelheid ten opzichte van de botssnelheid.
2. Shore hardheid (HS):
   • Gebruikt voor verschillende materialen, gemeten door de indrukkinghardheid van elastomeren en rubbers.

Betekenis van hardheid

Hardheid is niet één fysische grootheid maar een uitgebreide prestatie-index die de elasticiteit, plasticiteit, sterkte en taaiheid van een materiaal weergeeft. Het is van cruciaal belang om de slijtvastheid, duurzaamheid en geschiktheid van een materiaal voor specifieke toepassingen te begrijpen.

Hardheid van staal

De hardheid van metalen, vooral staal, wordt aangeduid met de code H. Verschillende hardheidsmethodes geven een gedetailleerd inzicht in de eigenschappen van staal:

De conventionele methoden omvatten Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) en Leeb (HL) hardheidsmetingen. Hiervan worden HB en HRC het meest gebruikt.

HB heeft een breed toepassingsgebied, terwijl HRC geschikt is voor materialen met een hoge oppervlaktehardheid, zoals die bereikt worden door warmtebehandeling.

Het belangrijkste verschil tussen deze twee testen is het type sonde dat gebruikt wordt in de hardheidsmeter. De Brinell hardheidsmeter gebruikt een stalen kogel als sonde, terwijl de Rockwell hardheidsmeter een diamanten sonde gebruikt.

HV - geschikt voor microscopische analyse. De Vickers hardheid (HV) wordt gemeten door een diamanten vierkant kegelindringlichaam met een tophoek van 136° in het materiaaloppervlak te drukken met een belasting van minder dan 120 kg. De Vickers hardheidswaarde (HV) wordt verkregen door het oppervlak van de materiaalindrukkuil te delen door de belastingswaarde.

De HL draagbare hardheidsmeter is handig voor metingen. Hij werkt door te stuiteren nadat het hoofd van de stootbal het hardheidsoppervlak raakt. De hardheid wordt berekend met behulp van de verhouding van de terugkaatssnelheid en de botssnelheid van de stootkop op 1 mm van het oppervlak van het monster, en de formule: Leeb-hardheid HL = 1000 × VB (terugkaatssnelheid) / VA (impactsnelheid).

De meest gebruikte draagbare Leeb hardheidsmeter kan worden geconverteerd naar Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) en Shore (HS) hardheid na het meten met Leeb (HL). Je kunt ook direct de hardheidswaarde meten met Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL) en Shore (HS) door gebruik te maken van het Leeb principe.

De TH serie Leeb hardheidsmeter, geproduceerd door Time Company, heeft deze functie, wat een nuttige aanvulling is op de traditionele desktop hardheidsmeter! (Klik voor meer informatie op Leeb hardheidsmeter TH140/TH160/HLN-11A/HS141 draagbare serie).

1. HB - Brinell-hardheid:

Brinell-hardheid (HB) wordt meestal gebruikt voor zachte materialen, zoals non-ferrometalen, staal voor warmtebehandeling of na gloeien.

Aan de andere kant wordt Rockwell-hardheid (HRC) meestal gebruikt voor materialen met een hogere hardheid, zoals materialen die een warmtebehandeling hebben ondergaan.

Om de Brinell-hardheid te meten, wordt een geharde stalen kogel of gecementeerd carbide Een kogel met een specifieke diameter wordt onder een bepaalde testbelasting in het oppervlak van het te testen materiaal gedrukt, gedurende een bepaalde tijd vastgehouden en vervolgens losgelaten om de indrukkingdiameter van het te testen oppervlak te meten.

De Brinell hardheidswaarde wordt berekend door de belasting te delen door het bolvormige oppervlak van de indrukking.

Gewoonlijk wordt een geharde stalen kogel met een diameter van 10 mm gedurende een bepaalde tijd met een belasting van 3000 kg in het materiaaloppervlak gedrukt. Na het ontladen levert de verhouding van de belasting tot het indrukkingsoppervlak de Brinell hardheidswaarde (HB) op, gemeten in kilogram kracht per vierkante millimeter (kgf/mm2 of N/mm2).

2. HR Rockwell-hardheid

Rockwell hardheid (HR) is een methode om de hardheidsindex van een materiaal te bepalen op basis van de diepte van de indrukking door plastische vervorming. De hardheid wordt gemeten in eenheden van 0,002 mm.

Wanneer de Brinell hardheidstest niet gebruikt kan worden, bijvoorbeeld wanneer de HB-waarde van het materiaal groter is dan 450 of de monstergrootte te klein is, wordt de Rockwell hardheidstest gebruikt.

Bij deze test wordt een diamantkegel met een tophoek van 120° of een stalen kogel met een diameter van 1,59 mm of 3,18 mm onder een specifieke belasting in het oppervlak van het geteste materiaal gedrukt. De hardheid van het materiaal wordt dan berekend op basis van de diepte van de indrukking.

Er zijn drie verschillende schalen voor Rockwell hardheidsmetingen gebaseerd op de hardheid van het testmateriaal:

HRA: Dit is een maat voor hardheid die wordt bepaald met behulp van een diamanten kegelvormig indringlichaam en een belasting van 60 kg. Deze schaal wordt gebruikt voor materialen met een extreem hoge hardheid, zoals gecementeerd carbide.

HRB: Dit is een maat voor de hardheid die wordt bepaald met een geharde stalen kogel met een diameter van 1,59 mm en een belasting van 100 kg. Deze schaal wordt gebruikt voor materialen met een lage hardheid, zoals gegloeid staal, gietijzer, enz.

HRC: Dit is een maat voor hardheid die wordt bepaald met behulp van een diamanten kegelpers en een belasting van 150 kg. Deze schaal wordt gebruikt voor materialen met een hoge hardheid, zoals geblust staal, enz.

Bovendien:

(1) HRC staat voor de Rockwell hardheidsschaal C.

(2) HRC en HB worden veel gebruikt in de productie.

(3) Het HRC-toepassingsbereik loopt van HRC 20 tot 67, wat overeenkomt met HB225 tot 650. Als de hardheid dit bereik overschrijdt, moet de Rockwell hardheid A schaal (HRA) worden gebruikt. Als de hardheid hoger is dan dit bereik, moet de Rockwell hardheid A schaal (HRA) worden gebruikt. Als de hardheid lager is dan dit bereik, moet de Rockwell hardheid B schaal (HRB) worden gebruikt. De bovengrens van de Brinell-hardheid (HB650) mag niet worden overschreden.

(4) Het indringlichaam van de C-schaal van de Rockwell hardheidsmeter is een diamantkegel met een tophoek van 120 graden. De testbelasting is een specifieke waarde, met een Chinese standaard van 150 kg kracht.

De Brinell hardheidsmeter gebruikt een gehard stalen kogel (HBS) of een gecementeerde carbide kogel (HBW) als indringlichaam en de testbelasting varieert met de kogeldiameter, van 3000 tot 31,25 kgf.

(5) De indrukking van de Rockwell-hardheid is erg klein en de gemeten waarde is gelokaliseerd, dus is het nodig om de gemiddelde waarde op verschillende punten te meten. Het is geschikt voor eindproducten en dunne films en is geclassificeerd als niet-destructief onderzoek.

De indrukking van de Brinell-hardheid is groot en de gemeten waarde is nauwkeurig. Het is niet geschikt voor eindproducten en dunne films en wordt over het algemeen niet beschouwd als niet-destructief testen.

(6) De hardheidswaarde van Rockwell hardheid is een dimensieloos getal en heeft geen eenheid. Daarom is het onjuist om naar de Rockwell hardheid te verwijzen in termen van graden. De hardheidswaarde van Brinell-hardheid heeft eenheden en heeft een benaderende relatie met treksterkte.

(7) De Rockwell-hardheid kan direct op de wijzerplaat of digitaal worden weergegeven. Het is eenvoudig te bedienen, snel en intuïtief, waardoor het geschikt is voor massaproductie. Voor Brinell-hardheid is een microscoop nodig om de indrukkingdiameter te meten en vervolgens de tabel te controleren of berekeningen uit te voeren, wat ingewikkeld kan zijn.

(8) Onder bepaalde omstandigheden kunnen HB en HRC gecontroleerd en uitgewisseld worden. De mentale berekeningsformule is ruwweg 1HRC ≈ 1/10HB.

Hieronder staan verschillende veelgebruikte vergelijkingstabellen:

1. Nationale standaard hardheid HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD conversietabel

2. Volgens de Duitse norm DIN50150 is de volgende tabel de vergelijkingstabel tussen de treksterkte van staal in het algemene bereik en de Vickers hardheid, Brinell hardheid en Rockwell hardheid:

Ruwe verhoudingstabel van verschillende hardheden

Opmerking: Tabel 3 bron: Baber Colman

Benaderende conversiewaarde van Brinell hardheid van staal

De hardheidstest is een eenvoudige en gemakkelijke methode om mechanische eigenschappen te testen.

Om sommige testen van mechanische eigenschappen te vervangen door hardheidstesten is een nauwkeuriger omzettingsrelatie tussen hardheid en sterkte nodig in de productie.

Empirisch bewijs heeft aangetoond dat er bij benadering een correlatie is tussen de verschillende hardheidswaarden van metalen materialenen tussen hardheids- en sterktewaarden.

Aangezien de hardheidswaarde bepaald wordt door zowel de initiële als de continue weerstand tegen plastische vervorming, zal een materiaal met een hogere sterkte een hogere weerstand tegen plastische vervorming vertonen en dus hogere hardheidswaarden.

Nationale standaard hardheid HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD conversietabel

Tabellen zijn essentieel voor het omrekenen van hardheidswaarden tussen verschillende schalen en het begrijpen van de relatie tussen hardheid en andere mechanische eigenschappen, zoals treksterkte.

Conclusie

Het testen van de hardheid is een essentiële methode in de materiaalkunde en engineering om de geschiktheid van een materiaal voor specifieke toepassingen te bepalen. Door de verschillende methoden en hun toepassingsmogelijkheden te begrijpen, kan men de beste testtechniek kiezen om de prestaties en betrouwbaarheid van het materiaal te garanderen. Deze uitgebreide gids is bedoeld om een dieper inzicht te geven in hardheidsmeting, zodat een betere materiaalselectie en kwaliteitscontrole in verschillende industrieën mogelijk wordt.