روش آزمون استاندارد برای سختی سنجی لیب در محصولات فولادی

روش آزمون استاندارد برای سختی سنجی لیب در محصولات فولادی

روش آزمون استاندارد برای سختی سنجی لیب در محصولات فولادی

روش آزمون استاندارد برای سنجش سختی لیب در محصولات فولادی

این استاندارد تحت عنوان ثابتِ A956 صادر شده است. عددی که بلافاصله بعد از عنوان ذکر شده، گویای سال اتخاذ اصلی یا در صورت تجدید نظر، سال آخرین بازبینی است. عددی که داخل پرانتز وجود دارد، سالی را نشانی می دهد که برای آخرین بار تایید شده است. بالانویس اپسیلون (ɛ)تغییر ویرایشی از زمان آخرین بازبینی یا تایید مجدد را نشان می‌دهد.

1. دامنه :

1.1: این روشِ آزمون در برگیرنده ی تعیین سختی لیب فولاد، فولاد ریخته گری شده و چدن می باشد(بخش A)، و شامل روش هایی برای تصدیق ابزارهای سختی سنجی لیب (بخش B)، و کالیبراسیون بلوک های استاندارد سختی سنجی است(بخش C).

نکته1 : عنوان اصلی این استاندارد »روش تست استاندارد برای سختی سنجی اکوتیپ2 محصولات فولادی« بود.

1.2: مقادیر بیان شده در واحد اینچ-پوند به عنوان استاندارد در نظر گرفته می شوند. مقادیری که در پرانتز آمده، تبدیل های ریاضی در واحدهای SIهستند که صرفاً جهت اطلاع رسانی آورده شده اند و استاندارد محسوب نمی شوند.

1.3: این استاندارد در برگیرنده همه ی موارد ایمنی نمی باشد بلکه، صرفاً با موارد وابسته به کاربرد آن، ارتباط دارد. بر عهده ی فرد به کار گیرنده ی استاندارد است که دستورالعمل های(اقدامات) ایمنی مناسب را اعمال نموده و محدودیت های اجرایی و نظارتی را قبل از بکارگیری آن، مشخص نماید.

2. اسناد مرجع:

2.1 : استاندارد های ASTM

E691، دستورالعملی برای انجام مطالعه بین آزمایشگاهی در جهت تعیین صحت یک روشِ آزمون است.

3. اصطلاحات و تعاریف:

3.1: تعاریف:

3.1.1: کالیبراسیون ـــ تعیین مقادیر پارامترهای عملیاتی مهمِ وسیله اندازه گیری، از طریق مقایسه با مقادیر نشان ‌داده ‌شده توسط ابزار مرجع یا مجموعه‌ای از استانداردهای مرجع.

3.1.2 : عدد سختی لیب ـــ عددی است برابر با نسبتِ سرعت برگشتی به سرعت برخوردِ پرتابه ی ساچمه به قطر 3 یا 5 میلیمتر(بسته به نوع پرتابگر) از جنس تنگستن کارباید، نیترید سیلیکون، یا نوک الماسی، ضرب در 1000. L= (بازگشت سرعتِ)/(ضربه سرعتِ)×1000

نکته: در این مقاله منظور از سرعت، سرعت بُرداری، با در نظر گرفتن جهت است. (velocity) عدد سختی لیب با نماد HL و یک یا چند پسوند نشان‌دهنده ی نوع پرتابگر، نمایش داده می‌شود.

3.1.3 آزمون سختی لیب ـــ یک روش تست سختی دینامیک با استفاده از یک ابزار کالیبره است که بوسیله ی پرتابه ای کروی شکل از جنس تنگستن کارباید، نیترید سیلیکون، یا نوک الماسی با سرعت ثابت(ایجاد شده توسط نیروی فنر) بر سطح ماده ی تحت آزمون ضربه وارد می کند. نسبت سرعت برگشتی به سرعت ضربه ی پرتابه، معیاری برای سنجش سختی مواد تحت آزمون است.

3.1.4 پرداخت سطح ـــ تمام اشارات به پرداخت سطح در این روش آزمون با زبری سطح تعریف می‌شوند. (Ra =مقدار متوسط زبری ، AA = میانگین حسابی).

3.1.5 تصدیق ـــ بررسی یا تست ابزار جهت اطمینان از انطباق با این روش آزمون.

4 . خلاصه ای از روش آزمون

4.1 در طول سختی سنجی، یک پرتابه ی کروی شکل، از جنس تنگستن کارباید، نیترید سیلیکون یا نوک الماسی، توسط نیروی فنر، به سطح نمونه ضربه وارد کرده و به مکان اولیه باز می گردد. سرعت ضربه و سرعت برگشت هنگامی که پرتابه، تقریباً 1 میلی متر از نمونه فاصله دارد اندازه گیری می شود. این کار بوسیله ی یک آهنربای دائمی نصب شده بر روی پرتابه انجام می‌شود که در طول تست از یک سیم‌پیچ در پرتابگر عبور کرده و بر روی هر دو حرکت رفت(در جهت ضربه) و برگشت، ولتاژ الکتریکی القا می کند. این ولتاژهای القا شده با سرعت ضربه و سرعت برگشتیِ مربوطه متناسب هستند. از تقسیم این مقادیر ولتاژ اندازه گیری شده ی حاصل از سرعت ضربه و سرعت بازگشت، ضرب در 1000، عدد سختی لیب بدست می آید.

5. اهمیت و کاربرد

5.1 سختی یک ماده اصطلاحی با تعریف کلی است که ممکن است بسته به نوع آزمون انجام شده و انتظارات شخصِ انجام دهنده ی آزمون، معانی زیادی داشته باشد. سختی سنجی لیب از نوع دینامیک یا برگشتی است که در درجه اول به هر دو خواص پلاستیکی و الاستیکی (ارتجاعی) ماده تحت آزمون بستگی دارد. نتایج به دست آمده نشانگر استحکام و وابسته به رفتار گرمایی ماده ی مورد آزمون است.

5.2 سختی سنجی لیب یک اندازه گیری سطحی(ابزار اندازه گیری سختی سطحی) است که تنها شرایط سطح تماس را می سنجد. نتایج حاصله در این مکان(نقطه تماس پرتابه به سطح) نشان‌دهنده شرایط در مکان های سطحی دیگر نبوده و هیچ اطلاعاتی در مورد خاصیت ماده در مکان‌های زیر سطحی به ما نمی دهند.

A. شرح کلی ابزار ها و رویه تست برای سختی سنجی لیب

6. لوازم :

6.1 ابزار مورد استفاده برای سختی سنجی لیب شامل (1) یک پرتابگر مجهز به پرتابه ای کروی شکل از جنس تنگستن کارباید، نیترید سیلیکون یا نوک الماس مصنوعی، مجموعه اندازه گیری سرعت سیم پیچ القایی، و یک هد و (2) همچنین یک دستگاهِ الکترونیکی نشان دهنده ی سختی با نمایشگر دیجیتال، می باشد.

6.2 پرتابگر ها ـــ در سختی سنجی لیب هشت نوع پرتابگر وجود دارد. این پرتابگر ها عبارت اند از پرتابگرهای نوع D، DC، D+15، DL، G، C، S و E. شرح مختصری از انواع پرتابگر و کاربرد رایج آنها در پیوست X1 متن اصلی استاندارد آورده شده است.

6.3 هنگام استفاده از اجزای دستگاه جایگزین ، به 8.1.1 مراجعه کنید.

7. نمونه آزمون

7.1 شکل نمونه ـــ سختی سنجی لیب برای فولاد، فولاد ریخته گری و چدن با اشکال و اندازه های مختلف قابل قبول است.

7.2 ضخامت و وزن نمونه ـــ در زمان انتخاب پرتابگر مورد استفاده، ضخامت و وزن نمونه آزمون باید در نظر گرفته شود. راهنمای زیر حداقل وزن و اندازه های نمونه آزمون را برای انتخاب تجهیزات آزمون مناسب ارائه می دهد. نمونه های آزمون با وزن کم‌تر از حداقل مقدار، یا نمونه هایی با هر وزن که ضخامت کم‌تر از حداقل مقدار دارند، نیازمند اتصال به یک پایه یا تکیه گاه غیرشکننده، ضخیم و سنگین تر جهت مقاومت در برابر ضربه ی پرتابگر، هستند. عدم استفاده از تکیه گاه و اتصال دهنده ی مناسب، موجب کمتر شدن نتایجِ تست نسبت به مقدار سختی واقعی خواهد شد.

استاندارد سختی سنجی لیب

7.3 انحنای نمونه ـــ نمونه های آزمون با سطوح مقعر و محدب را می توان تحت آزمون قرار داد به این شرط که شعاع انحنای این نمونه ها با هد پرتابگر همخوانی داشته باشد و از 2 اینچ (50mm) برای پرتابگر G، یا 13/16 اینچ (30mm) برای سایر پرتابگر ها کمتر نباشد.

7.4 پرداخت و آماده سازی سطح نمونه ـــ به منظور اجتناب از هرگونه تغییر در سختی، ناشی از گرمایش حین سنگ زنی یا افزایش سختی کرنشی در طول ماشین کاری، سطح نمونه باید با دقت آماده گردد. هرگونه رنگ، پوسته، حفره‌، یا پوشش های سطحی دیگر باید به طور کامل از سطح نمونه برداشته شوند. سطوح مورد آزمون باید صاف باشند. به درستی پرداخت نشدن سطح نتایج غیر قابل اعتمادی را فراهم می آورد. پرداخت های درشت و زبر منجر به کمتر شدن عدد سختی می گردد. توصیه می‌شود که سطح نمونه با نسبت پرداخت هایی که در ادامه آمده تراشیده یا ساییده و صیقل داده شود. (برای هر درجه پرداخت، سایز گریت(شن) چرخِ سنگ زنی به عنوان راهنما در دستیابی به پرداخت مذکور پیشنهاد شده است.)

استاندارد سختی سنجی لیب

7.5 میدان های مغناطیسی ___ عملکرد سختی سنجی لیب بروی قطعات دارای میدان مغناطیسی ممکن است بر نتایج تأثیر بگذارد. توصیه می شود میدان مغناطیسی کمتر از 4 G باشد.

7.6 ارتعاش ـــ ارتعاش نمونه آزمایشی ممکن است بر روی نتایج سختی سنجی لیب تأثیر بگذارد. توصیه می شود که این آزمایش در حالتی انجام گیرد که نمونه در حالت سکون باشد.

7.7 دما ـــ دمای نمونه ی آزمایشی ممکن است بر نتایج آزمون تأثیر بگذارد. علاوه بر این، ممکن است این اثر برای مواد مختلف متفاوت باشد. آزمایش با این روش باید در صورتی انجام گیرد که دمای نمونه آزمون بین 40 درجه فارنهایت(4 درجه سانتی گراد) تا 100 درجه فارنهایت(38 درجه سانتی گراد) باشد. در دمای خارج از این محدوده، کاربر باید برای ماده خاصی که در حال آزمون است اصلاح دما را انجام دهد.

8. تصدیقِ دستگاه

8.1 روش تصدیق ـــ قبل از هر شیفت، دوره ی کاری، یا استفاده، و به دنبال یک دوره استفاده مداوم طولانی (1000ضربه)، ابزار باید همانطور که در بخش B مشخص شده است، تصدیق شود. هر ابزاری که الزامات بخش B را برآورده نکند، نباید برای تست پذیرشِ محصول مورد استفاده قرار گیرد.

8.1.1 نکته مهم: هنگامی که در سختی سنج لیب از قطعات تعویضی استفاده می شود مهم است که این قطعات با تجهیزات اصلی کاملاً سازگار باشند، در غیر این صورت ممکن است مقادیر سختی نادرست به دست آید. کالیبراسیون با استفاده از یک تست بلوک استاندارد ممکن است نتایج قابل قبولی را نشان دهد، اما آزمایشات کالیبراسیون اضافی با استفاده از بلوک های با سختی متفاوت ممکن است نتایج غیر قابل قبولی را به همراه داشته باشد. در صورت استفاده از قطعاتِ تجهیزات غیر اصلی، تصدیق کالیبراسیونِ چند بلوکه به شدت توصیه می شود. به طور مشخص، یک بلوک کالیبراسیون با سختی کوچکتر مساوی حداقل سختیِ مجاز ماده ی مورد آزمون، یک بلوک کالیبراسیون با سختی بزرگتر مساوی سختی مجاز ماده ی مورد آزمون، و یک بلوک کالیبراسیون در نزدیکی وسط محدوده سختی باید استفاده شود.

9. طرز عمل

9.1 روش آزمون ـــ برای انجام آزمون سختی، پرتابگر به کنترلر(دستگاه نشان دهنده ی عدد سختی) متصل و دستگاه روشن می شود. پرتابگر هنگامی که با نمونه آزمایش در تماس نیست، با یک دست محکم نگه داشته و لوله شارژ با دست دیگر فرو فشرده می شود تا زمانی که تماس احساس شود. لوله شارژ مجاز است که به آرامی به حالت اولیه بازگردد. اکنون پرتابه در حالت بارگیری یا قفل است. پس از قرار دادن پرتابگر روی سطح مورد آزمون، آرام دکمه ی رهاسازی را بفشارید تا پرتابه رها شود. میزان سختی لیب بر کنترلر نمایش داده می شود.

9.2 هم ترازی ـــ برای جلوگیری از خطاهای ناشی از ناهم ترازی و ناهماهنگی، هد پرتابگر باید محکم و عمود بر سطح نمونه ی آزمون نگه داشته شود.

9.3 جهت ضربه ـــ پرتابگر برای ضربه در جهت پایین عمودی (عمود بر یک سطح افقی)کالیبره شده است. برای سایر جهت های ضربه همچون زاویه 45 درجه از سطح افقی یا از زیر، میزان سختی اندازه گیری شده به اصلاح نیاز دارد(مراجعه کنید به 10.2). بعضی از مدل های جدیدتر جهت تست را به طور خودکار جبران می کنند.

9.4 فاصله گذاری اثرها(فرو رفتگی ها) ـــ فاصله بین هر دو اثر(ناشی از ضربه) نباید از دو برابر قطر اثر کمتر باشد. فاصله بین اثر و لبه نمونه نباید از سه برابر قطر اثر کمتر باشد. هیچ نقطه ای نباید بیش از یک بار تحت ضربه قرار گیرد.

9.5 خواندن دستگاه لیب ـــ مقادیر سختی در واحدهای لیب مستقیماً بر روی نمایشگر الکترونیکیِ کنترلر(دستگاه نشان دهنده ی عدد سختی) نمایش داده می شوند. مقدار نشان داده شده به طور خودکار با نتیجه ی ضربه تست بعدی عوض می شود.

9.6 تعداد ضربات ـــ آزمون باید شامل 5 ضربه در مساحت تقریبی 1 اینچ2.(645mm2) باشد. اگر ماده ی مورد آزمون ناهمگن باشد(برای مثال چدن) آزمون باید شامل10 ضربه باشد.

10. محاسبه ی نتیجه سختی

10.1 نتیجه آزمون سختی باید میانگین حسابی از پنج سختی خوانده شده از 5 ضربه ی مجزا در سطح آزمون باشد.

10.2 جبران کننده ی جهت آزمون ـــ هنگام استفاده از سختی سنج لیبِ فاقد جبران کننده ی خودکارِ جهت آزمون، مقدار جبران برای جهت ضربه آزمون باید از مقدار متوسط تعیین شده برای ناحیه ی اندازه گیری شده کم شود. این مقدار جبران را می توان مطابق با جدول 8-1 تعیین کرد.

11. تبدیل به سایر مقیاس های سختی یا مقادیر استحکام کششی

11.1 هیچ رابطه مستقیمی بین اصول سختی سنجی لیب و سایر روش های سختی سنجی یا آزمون استحکام کششی وجود ندارد. تمام اینگونه تبدیل ها در بهترین حالت، تقریبی هستند، و از این رو باید از تبدیل واحد خودداری شود، مگر در موارد خاصی که مبنایی مطمئن برای تبدیل تقریبی و دقت تبدیل از طریق آزمون مقایسه ای بدست آمده باشد. هیچ تبدیلی نباید بدون توافق خاص میان طرف تعیین کننده ی این روش آزمون و طرف انجام دهنده ی آزمون سختی، به کار گرفته شود.

12. گزارش

12.1 اطلاعات زیر را گزارش دهید:

12.1.1 متوسط عدد سختی لیب برای هر ناحیه ی تحت آزمون با نمایش نوع پرتابگر مورد استفاده (به عنوان مثال، xxx HLD یا xxx HLD+15).

12.1.2 هنگامی که مقادیر سختی تبدیلی از عدد لیب گزارش می شوند، ابزار مورد استفاده باید در داخل پرانتز گزارش شود، به عنوان مثال، HB (HLG).

جدول 1 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه: پرتابگر D

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول 2 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه: پرتابگر D+15

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول 3 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه:دستگاه E

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول 4 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه: دستگاه C

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول 5 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه :دستگاه G (فولاد)

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول6 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه:دستگاه G (چدن خاکستری)

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول 7 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه : دستگاه DL

استاندارد سختی سنجی لیب

جدول 8 مقادیر جبران برای سایر جهت های ضربه : دستگاه S

استاندارد سختی سنجی لیب

13. صحت و بایاس(سوگیری)

13.1 صحت:

13.1.1 برنامه آزمون بین آزمایشگاهی ـــ یک برنامه آزمون بین آزمایشگاهی مطابق با توسعه اطلاعات مربوط به صحت اندازه‌گیری سختی لیب انجام شد. هشت آزمایشگاه پنج تست بلوک تایید شده را آزمایش کردند. هر آزمایشگاه سختی هر بلوک را 25 بار اندازه‌گیری کرد.

13.1.2 نتیجه آزمون ـــ اطلاعات دقیق ارائه شده در زیر، میانگین پنج تست بلوک معتبر است که هر کدام دارای سختی متفاوتی هستند.

13.1.3 تجدیدپذیری و تکرارپذیری:

95٪ حد تکرار پذیری (در آزمایشگاه) = 4.4٪

95٪ حد تجدیدپذیری (بین آزمایشگاه ها) = 8.8٪

13.1.3.1 اصطلاحات 13.1.3 (حد تکرارپذیری و حد تجدیدپذیری) همانطور که در دستورالعمل E691 مشخص شده، به کار گرفته می شوند. انحراف معیار نسبی میان نتایج آزمون، مربوط به اعداد فوق با ضریب 8.2، عبارتند از:

انحراف معیار تکرار پذیری = 6.1٪

انحراف معیار تجدیدپذیری = 2.3٪

13.2 بایاس ـــ از آنجایی که سختی خاصیت ذاتیِ ماده نیست، هیچ مبنایی برای تعیین یا تخصیص یک مقدار مرجع مورد پذیرش وجود ندارد. در نتیجه، هیچ مبنایی برای تعریف بایاس یا سوگیری این روش آزمون وجود ندارد.

B. تصدیق ابزارهای سختیِ لیب

14. دامنه

14.1 قسمت B رویه تصدیق ابزارهای سختی لیب را بوسیله ی روش بلوک استاندارد شده، تحت پوشش قرار می دهد.

15. الزامات عمومی

15.1 قبل از اینکه یک ابزار سختی لیب تصدیق شود، ابزار باید مورد بررسی قرار گیرد تا از موارد زیر اطمینان حاصل شود:

15.1.1 باتری های کنترلر (دستگاهِ نشان دهنده سختی) تخلیه نشده باشند، و در صورت لزوم باتری های معیوب تعویض شده باشند.

15.1.2 پرتابگر تمیز باشد، و نوک کروی پرتابه عاری از هر گونه مواد خارجی (مانند گرد و غبار، کثیفی و خاک، چربی، فلس و غیره) باشد.

15.1.3 نوک پرتابه عاری از ترک یا دفرمگی باشد.

15.1.4 تست بلوک روی یک پایه ی کمکی تمیز، مسطح و محکم قرار گرفته باشد.

16. تصدیق بوسیله ی تست بلوک استاندارد

16.1. سختی سنج لیب را با اعمال دو ضربه و گذاشتن اثر بر تست بلوک استاندارد بررسی نمایید.

16.2. چنانچه هر یک از اعداد خوانده شده توسط دستگاه، در محدوده HL 6± از مقدار مرجع قرار گیرد، سختی سنج لیب باید تصدیق شود. هر ابزاری که تصدیق نشده باشد نباید بدون تعمیر و تصدیق مجدد مورد استفاده قرار گیرد.

C.کالیبراسیون تست بلوک های استاندارد برای سختی سنج های لیب

17. دامنه

17.1 بخش C، کالیبراسیون تست بلوک های استاندارد سختی مورد استفاده برای تصدیق سختی سنج های لیب را تحت پوشش قرار می دهد.

18. ساخت

18.1 هر تست بلوک باید از جنس فولاد با ابعاد بزرگتر یا مساوی 31/2اینچ (90 mm) از نظر قطر، به ضخامت 21/8 اینچ (54mm) برای پرتابگر ها D، DC، D+ 15، DL، C، S و E، و قطر 43/4 اینچ (120mm) به ضخامت 23/4 اینچ (70mm) برای پرتابگر G باشد. دو سطح ِمسطح مقابل هم، باید موازی باشد.

18.2 جهت دستیابی به سختی مشخص و همگنی لازم و پایداری ساختار، هر تست بلوک باید به طریقی خاص آماده شده و تحت عملیات حرارتی قرار گیرد.

18.3 هر بلوک فولادی باید توسط تولید کننده، مغناطیس زدایی شده و توسط کاربر خاصیت غیرآهنربایی آن حفظ شود.

18.4 سطح غیرآزمون تست بلوک باید دارای سطح تمام کار مناسبی به اندازه ی حداکثر µin 250 (µm 7) باشد.

18.5 سطح آزمون باید پولیش شده یا کامل سنگ زده شود، و فاقد خط و خش و سایر ناپیوستگی هایی که می تواند بر خواص ارتجاعی تست بلوک تأثیر بگذارد، باشد.

18.6 میزان پرداخت سطح آزمون نباید بیش از حداکثر µin 16 (µm 4.0) باشد.

18.7 برای اطمینان از اینکه سطح استاندارد تست بلوک دست نخورده باقی مانده و از سطح آن برداشته نشده است، باید در زمان کالیبراسیون روی سطح تستی بلوک یک نشان رسمی درج گردد و یا ضخامت تست بلوک با دقت 001.0± اینچ (0025.0± میلی متر) روی سطح مورد آزمون حک شود.

19. رویه ی استانداردسازی

19.1 استانداردسازی تست بلوک های سختی باید به وسیله ی یک سختی سنج لیب که ویژگی های عملکردی آن توسط تولید کننده تایید شده باشد و طبق الزامات بخش B تصدیق شده باشد، کالیبره شود.

19.2 ده ضربه سختی با توزیع تصادفی بر روی سطح مورد آزمون تست بلوک ایجاد کنید.

19.3 ميانگين حسابي همه نتایج نشان داده شده بر روی نشانگر الکترونیکی دستگاه را به عنوان ميانگين سختي تست بلوك در نظر بگيريد.

20. یکنواختی سختی

20.1 تست بلوک را نمی توان برای اهداف استانداردسازی به اندازه کافی یکنواخت در نظر گرفت، مگر در حالتیکه اختلاف بین بزرگترین و کوچکترین عدد نشان داده شده کمتر از 13 واحد لیب باشد.

21. علامت گذاری

21.1 هر تست بلوک با موارد زیر علامت گذاری شود:

21.1.1 میانگین حسابی مقادیر سختی موجود در آزمون استانداردسازی با پسوند واحد مقیاس (به عنوان مثال HLD).

21.1.2 نام یا علامتِ تامین کننده.

21.1.3 ضخامت تست بلوک.

22. کلمات کلیدی

22.1 آزمون سختی دینامیکی ؛ اکوتیپ؛ آزمون سختی اکوتیپ ؛ لیب؛ آزمون سختی برگشتی.

*** جهت مشاهده ی متن کامل می توانید به نسخه انگلیسی استاندارد ASTM-A956 مراجعه کنید. ***

منابع:

- ASTM A956_12