การจำแนกความแข็งต่างๆ ของเหล็ก

เครื่องทดสอบความแข็ง Leeb แบบพกพาสามารถแปลงค่าความแข็งเป็นค่า Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Shore (HS) ได้หลังจากการวัดค่า Leeb (HL) หรือใช้หลักการ Leeb เพื่อวัดค่าความแข็งโดยตรงด้วยค่า Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL), Shore (HS)
HB - ความแข็งบริเนลล์:
ความแข็งแบบบริเนล (Brinell hardness, HB) มักใช้กับวัสดุที่มีความอ่อนตัว เช่น โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เหล็กก่อนการอบชุบด้วยความร้อน หรือหลังการอบอ่อน ส่วนความแข็งแบบร็อกเวลล์ (HRC) มักใช้กับวัสดุที่มีความแข็งสูง เช่น ความแข็งหลังการอบชุบด้วยความร้อน เป็นต้น
ความแข็งบริเนลล์ (Brinell hardness, HB) คือแรงทดสอบที่มีขนาดกำหนด ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งหรือลูกบอลคาร์ไบด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกำหนดจะถูกกดลงบนพื้นผิวโลหะที่ต้องการทดสอบ แรงทดสอบจะถูกคงไว้ตามระยะเวลาที่กำหนด จากนั้นจึงนำแรงออกเพื่อวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มบนพื้นผิวที่ต้องการทดสอบ ค่าความแข็งบริเนลล์คือผลหารที่ได้จากการนำแรงหารด้วยพื้นที่ผิวทรงกลมของรอยบุ๋ม โดยทั่วไป ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดกำหนด (โดยปกติมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม.) จะถูกกดลงบนพื้นผิววัสดุด้วยแรงที่กำหนด (โดยปกติคือ 3,000 กก.) และคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง หลังจากนำแรงออกแล้ว อัตราส่วนของแรงต่อพื้นที่รอยบุ๋มคือค่าความแข็งบริเนลล์ (HB) และมีหน่วยเป็นกิโลกรัมแรง/มม.² (N/mm²)
ความแข็งร็อกเวลล์เป็นตัวกำหนดค่าดัชนีความแข็งโดยพิจารณาจากความลึกของการเสียรูปพลาสติกของรอยบุ๋ม โดยใช้หน่วยความแข็ง 0.002 มม. เมื่อ HB>450 หรือตัวอย่างมีขนาดเล็กเกินไป จะไม่สามารถใช้การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ได้ และใช้การวัดความแข็งร็อกเวลล์แทน การทดสอบนี้ใช้กรวยเพชรที่มีมุมยอด 120° หรือลูกบอลเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.59 หรือ 3.18 มม. กดลงบนพื้นผิวของวัสดุที่ทดสอบภายใต้แรงกดที่กำหนด และคำนวณความแข็งของวัสดุจากความลึกของรอยบุ๋ม ความแข็งของวัสดุที่ทดสอบจะแสดงเป็นสามระดับที่แตกต่างกัน:
HRA: คือความแข็งที่ได้จากการใช้แรงกด 60 กก. และหัวเจาะรูปกรวยเพชร ซึ่งใช้กับวัสดุที่มีความแข็งสูงมาก (เช่น คาร์ไบด์ซีเมนต์ เป็นต้น)
HRB: คือความแข็งที่ได้จากการใช้ภาระ 100กก. และลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.58มม. ซึ่งใช้กับวัสดุที่มีความแข็งต่ำ (เช่น เหล็กอบอ่อน เหล็กหล่อ เป็นต้น)
HRC: คือความแข็งที่ได้จากการใช้แรงกด 150 กก. และหัวเจาะรูปกรวยเพชร ซึ่งใช้กับวัสดุที่มีความแข็งสูงมาก (เช่น เหล็กกล้าชุบแข็ง เป็นต้น)
นอกจากนี้:
1.HRC หมายถึง ความแข็ง Rockwell ระดับ C
2.HRC และ HB ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต
3.ช่วง HRC ที่ใช้ได้ HRC 20-67 เทียบเท่า HB225-650
หากความแข็งสูงกว่าช่วงนี้ ให้ใช้ความแข็ง Rockwell ระดับ A HRA
หากความแข็งต่ำกว่าช่วงนี้ ให้ใช้ความแข็ง Rockwell ระดับ B HRB
ความแข็ง Brinell มีขีดจำกัดบนอยู่ที่ HB650 ซึ่งไม่สามารถสูงกว่าค่านี้ได้
4. หัวกดของเครื่องทดสอบความแข็ง Rockwell สเกล C เป็นทรงกรวยเพชรที่มีมุมยอด 120 องศา แรงทดสอบมีค่าแน่นอน มาตรฐานจีนคือ 150 กิโลกรัมแรง หัวกดของเครื่องทดสอบความแข็ง Brinell เป็นลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง (HBS) หรือลูกบอลคาร์ไบด์ (HBW) แรงทดสอบจะแตกต่างกันไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล ตั้งแต่ 3000 ถึง 31.25 กิโลกรัมแรง
5. รอยบุ๋มความแข็งร็อกเวลล์มีขนาดเล็กมาก และค่าที่วัดได้จะระบุตำแหน่ง จำเป็นต้องวัดหลายจุดเพื่อหาค่าเฉลี่ย รอยบุ๋มนี้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและชิ้นบาง และจัดเป็นการทดสอบแบบไม่ทำลาย รอยบุ๋มความแข็งบริเนลล์มีขนาดใหญ่กว่า ค่าที่วัดได้มีความแม่นยำ ไม่เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและชิ้นบาง และโดยทั่วไปไม่จัดเป็นการทดสอบแบบไม่ทำลาย
6. ค่าความแข็งของความแข็ง Rockwell เป็นค่าที่ไม่มีชื่อและไม่มีหน่วย (ดังนั้นการเรียกความแข็ง Rockwell ว่าเป็นค่าระดับหนึ่งจึงไม่ถูกต้อง) ค่าความแข็งของความแข็ง Brinell มีหน่วยและมีความสัมพันธ์โดยประมาณกับความแข็งแรงดึง
7. ความแข็งแบบ Rockwell จะแสดงบนหน้าปัดโดยตรงหรือแสดงแบบดิจิทัล ใช้งานง่าย รวดเร็ว และเข้าใจง่าย เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก ความแข็งแบบ Brinell ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋ม จากนั้นจึงดูตารางหรือคำนวณ ซึ่งการใช้งานจะยุ่งยากกว่า
8. ภายใต้เงื่อนไขบางประการ HB และ HRC สามารถสลับกันได้โดยการดูตาราง สูตรคำนวณในใจสามารถบันทึกคร่าวๆ ได้ดังนี้: 1HRC≈1/10HB
การทดสอบความแข็งเป็นวิธีการทดสอบที่ง่ายและสะดวกในการทดสอบสมบัติเชิงกล การนำการทดสอบความแข็งมาทดแทนการทดสอบสมบัติเชิงกลบางประเภท จำเป็นต้องมีความสัมพันธ์ในการแปลงค่าระหว่างความแข็งและความแข็งแรงที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการผลิต
ในทางปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าความสัมพันธ์โดยประมาณระหว่างค่าความแข็งต่างๆ ของวัสดุโลหะ และระหว่างค่าความแข็งและค่าความแข็งแรงมีความสอดคล้องกัน เนื่องจากค่าความแข็งถูกกำหนดโดยความต้านทานการเสียรูปพลาสติกเริ่มต้นและความต้านทานการเสียรูปพลาสติกต่อเนื่อง ยิ่งวัสดุมีความแข็งแรงมากเท่าใด ความต้านทานการเสียรูปพลาสติกก็จะยิ่งสูงขึ้น และค่าความแข็งก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น