ความแข็งของเหล็ก (Hardness of steel) เป็นคุณลักษณะหนึ่งของโลหะ ซึ่งอธิบายว่าวัสดุต้านทานการเสียรูปได้ดีเพียงใด เป็นเรื่องง่ายที่จะสรุปได้ว่าโลหะทุกชนิดมีความแข็ง มีการวัดความแข็งของระบบต่างๆ มากมายในบทความนี้ เราจะให้ภาพรวมทั่วไปของระบบการวัดเหล่านี้
ความแข็งของโมห์ (Mohs hardness)
เมื่อพูดถึงความแข็ง คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับระดับความแข็งของ Mohs ระบบนี้จะกำหนดความแข็งตามการสึกหรอของพื้นผิว – การขีดข่วนวัสดุหนึ่งด้วยวัสดุอื่น หากวัสดุ A สามารถขีดข่วนวัสดุ B ได้ แสดงว่าวัสดุ A นั้นแข็งกว่า B
มาตราส่วนนี้แทบจะใช้กับแร่ธาตุและอัญมณีโดยเฉพาะ แต่ยังใช้กับโลหะได้ด้วย
วัสดุ | Hardness (Mohs) |
---|---|
โซเดียม (Sodium) | 0.5 |
ตะกั่ว (Lead) | 1.5 |
ดีบุก (Tin) | 1.5 |
อลูมิเนียม (Aluminum) | 2.75 |
ทองแดง (Copper) | 3 |
สีบรอนซ์ (Bronze) | 3 |
ทองเหลือง (Brass) | 3 |
เหล็ก (Iron) | 4 |
เหล็ก (Steel) | 4 |
โคบอลต์ (Cobalt) | 5 |
ไทเทเนียม (Titanium) | 6 |
ทังสเตน (Tungsten) | 7.5 |
ทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten carbide) | 9 |
ความแข็งแบบร็อกเวลล์ (Rockwell hardness)
วิธีความแข็งแบบร็อคเวลล์จะเปรียบเทียบการเยื้องสองครั้งที่เกิดขึ้นในวัสดุ อันหนึ่งทำด้วยภาระเล็กน้อย และอีกอันหนึ่งทำด้วยภาระมาก
คุณลักษณะเฉพาะของ Rockwell คือมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงกับความต้านทานแรงดึงของวัสดุ โดยทั่วไปความแข็งแบบร็อกเวลล์จะสงวนไว้สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า
วัสดุ | ความแข็งร็อกเวลล์ (HRA, HRB, HRC ฯลฯ) |
---|---|
โซเดียม (Sodium) | – |
ตะกั่ว (Lead) | 5 |
ดีบุก (Tin) | – |
อลูมิเนียม (Aluminum) | 20 – 25 |
ทองแดง (Copper) | 10 |
สีบรอนซ์ (Bronze) | 42 |
ทองเหลือง (Brass) | 55 |
เหล็ก (Iron) | 86 |
เหล็ก (Steel) | 60 |
โคบอลต์ (Cobalt) | 70 |
ไทเทเนียม (Titanium) | 80 |
ทังสเตน (Tungsten) | 66 |
ทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten carbide) | 75 |
ความแข็งของบริเนล (Brinell hardness)
ระดับความแข็งบริเนลเป็นการวัดความแข็งในวัสดุที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง โดยจะต้องกดลูกบอลเหล็ก (หรือทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า) ลงในชิ้นทดสอบด้วยแรงคงที่และทราบ ยิ่งวัสดุนิ่มมากเท่าไร ลูกบอลก็จะเจาะลึกมากขึ้นเท่านั้นและในทางกลับกัน
ขั้นตอนต่อไปคือการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยพิมพ์ที่เกิดขึ้น ตามด้วยการคำนวณ โดยทั่วไปเป็นเมกะปาสคาล เพื่อกำหนดระดับความแข็งบริเนล
ค่าความแข็งบริเนลโดยทั่วไปสำหรับวัสดุและโลหะยอดนิยมบางประเภทมีดังนี้:
วัสดุ | ความแข็งบริเนล (HB) |
---|---|
โซเดียม (Sodium) | 0.69 |
ตะกั่ว (Lead) | 5 |
ดีบุก (Tin) | 62 |
อลูมิเนียม (Aluminum) | 15 |
ทองแดง (Copper) | 35 |
สีบรอนซ์ (Bronze) | - |
ทองเหลือง (Brass) | - |
เหล็ก (Iron) | 200-1180 |
เหล็ก (Steel) | 120 |
โคบอลต์ (Cobalt) | 1265 |
ไทเทเนียม (Titanium) | 716-2700 |
ทังสเตน (Tungsten) | 2000-4000 |
ทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten carbide) | 8000 |
ความแข็งของวิคเกอร์ (Vickers hardness)
ระดับความแข็งของ Vickers ใช้เพชรรูปทรงปิรามิดทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสเพื่อสร้างความประทับใจให้กับวัสดุ จากนั้นจึงวัดความประทับใจ ขนาดของรอยพิมพ์จะเป็นตัวกำหนดว่าจะดันเข้าไปในวัสดุได้ไกลแค่ไหน จากนั้นจึงใช้สูตรเพื่อกำหนดความแข็งของวัสดุ
ข้อดีประการหนึ่งก็คือ ความกว้างของรอยพิมพ์สี่เหลี่ยมจัตุรัสนั้นวัดได้ง่ายกว่าวงกลมมาก ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้สูตรเดียวกัน (ไม่ว่าหัวกดจะมีขนาดเท่าใดก็ตาม) และหัวกดเดียวกันสำหรับวัสดุทุกประเภท ซึ่งแตกต่างจากวิธีการอื่นๆ มากมาย
วัสดุ | ความแข็งวิคเกอร์ (HV) |
---|---|
โซเดียม (Sodium) | - |
ตะกั่ว (Lead) | - |
ดีบุก (Tin) | - |
อลูมิเนียม (Aluminum) | 160-350 |
ทองแดง (Copper) | 343-369 |
สีบรอนซ์ (Bronze) | 250 |
ทองเหลือง (Brass) | - |
เหล็ก (Iron) | 608 |
เหล็ก (Steel) | - |
โคบอลต์ (Cobalt) | 1043 |
ไทเทเนียม (Titanium) | 830-3420 |
ทังสเตน (Tungsten) | 3430-4600 |
ทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten carbide) | 2600 |