Duritatea, așa cum este aplicată la majoritatea materialelor, și în special la metale, este un test foarte important, ce a fost utilizat în diferite forme de mai mult de 250 de ani. Cu siguranță, ca proprietate a materialului, valoarea și importanța acestuia nu pot fi subestimate, informațiile dintr-un test de duritate pot fi completate și adesea folosite împreună cu alte tehnici de verificare a materialului, cum ar fi tracțiunea sau compresiunea, pentru a furniza informații critice de performanță.
Cât de importantă şi utilă este testarea materialului şi a durității?
Sunt foarte importante informațiile furnizate și semnificația lor în domeniul structural, aerospațial, auto, controlul calității, analiza defecțiunilor și multe alte forme de producție și industrie. Determinarea acestor proprietăți ale materialelor oferă o perspectivă valoroasă asupra durabilității, rezistenței, flexibilității și capacităților unei varietăți de tipuri de componente, de la materiile prime la specimene pregătite și produse finite.
Testarea durității este o formă de testare a materialelor utilizată pe scară largă. Este relativ ușor de realizat, este de obicei minim sau complet nedistructiv, iar majoritatea instrumentelor sunt ieftine în comparație cu alte tipuri de echipamente de verificare a materialelor. De obicei, poate fi efectuată direct pe componentă fără modificări semnificative. Odată cu creșterea cerințelor de fabricație, pe care le-a adus industrializarea globală și apoi o cerere mult mai urgentă în timpul celor două războaie mondiale, au fost dezvoltate mașini și tehnici mai rafinate. Erau necesare forme precise și eficiente de testare ca reacție la cerințele de producție intense, la eșecurile structurale și la necesitatea de a proiecta o integritate suficientă a materialelor în infrastructura globală în creștere. Recent, progresele semnificative în materie de hardware, electronică și software au condus la echipamente de testare a durității mult mai sofisticate, care pot furniza rapid, fiabil și cu o precizie extremă informații utile și critice pentru proprietăți.
Ce este mai exact testarea durității?
Definiția cea mai elementară și cea mai frecvent utilizată este rezistența unui material la deformarea plastică permanentă. Tipurile comune de testare a durității includ Rockwell (adâncimea de indentare sau indentarea nerecuperată), Knoop/Vickers și Brinell (zona de indentare). Testarea Rockwell este cea mai frecvent utilizată metodă în virtutea rezultatelor rapide generate și este utilizată de obicei pentru metale și aliaje. Testele Knoop și Vickers sunt mai potrivite pentru materiale subțiri, acoperiri și componente metalografice montate. Aplicațiile testării Brinell includ, în general, fonta, cadrul mare de oțel și aluminiul. Unele teste de duritate pot fi efectuate în câteva secunde cu un dispozitiv portabil. Amprenta făcută în timpul testului de duritate poate fi șlefuită sau poate fi atât de mică încât să nu afecteze performanța sau aspectul componentei.
Cum se efectuează aceste tipuri obişnuite de teste de duritate?
Testul de duritate Rockwell se bazează pe o relație inversă cu măsurarea adâncimii suplimentare la care este forțat un penetrator de către o sarcină totală (majoră) puternică, dincolo de adâncimea care rezultă dintr-o sarcină preliminară (minoră) aplicată anterior. Inițial, se aplică o sarcină minoră și se stabilește o poziție de referință zero. Apoi se aplică o sarcină majoră pentru o anumită perioadă de timp și se îndepărtează, lăsând aplicată sarcina minoră. Numărul Rockwell rezultat reprezintă diferența de adâncime față de poziția de referință zero ca urmare a aplicării sarcinii majore. Întreaga procedură necesită doar câteva secunde. În cadrul testului Rockwell, rezultatele sunt obținute rapid și direct, fără a fi necesară o măsurătoare secundară, dimensională.
Testarea micro sau macrodurității, denumită în mod obișnuit și testarea Knoop sau Vickers, se realizează, de asemenea, prin presarea unui penetrator cu o geometrie specifică pe suprafața de testare. Spre deosebire de testul Rockwell, testul Knoop sau Vickers aplică o singură forță de testare. Amprenta rezultată sau suprafața neacoperită este apoi măsurată cu ajutorul unui microscop de mare putere în combinație cu oculare de măsurare filară sau, mai recent, în mod automat cu ajutorul unui software de analiză a imaginilor.
Un alt tip comun de test de duritate, testul Brinell, constă în aplicarea unei sarcini sau a unei forțe constante, de obicei între 500 și 3000 Kgf, pentru un timp specificat (de la 10 la 30 de secunde) cu ajutorul unei bile de carbură cu diametrul de 5 sau 10 mm. Perioada de timp de încărcare este necesară pentru a se asigura că fluxul plastic al metalului a încetat. Testarea Brinell este utilizată de obicei la testarea aliajelor de aluminiu și cupru (la forțe mai mici) și a oțelurilor și a fontelor la intervale de forță mai mari. Aparatele de testare Brinell sunt adesea fabricate pentru a se adapta la piese mari, cum ar fi piesele turnate pentru motoare și conductele cu diametru mare.
Testarea durității joacă un rol important în testarea materialelor, controlul calității și acceptarea componentelor. Ne bazăm pe aceste date pentru a verifica tratamentul termic, integritatea structurală și calitatea componentelor pentru a determina dacă un material are proprietățile necesare pentru utilizarea prevăzută. Stabilirea unei corelații între rezultatul testului de duritate și proprietatea dorită a materialului permite acest lucru, ceea ce face ca testele de duritate să fie foarte utile în aplicațiile industriale și de cercetare și dezvoltare și pentru a ne asigura că materialele utilizate în lucrurile pe care le folosim zilnic contribuie la o lume bine proiectată, eficientă și sigură.
