لماذا هذا مهم

الصلابة هي المؤشر الميكانيكي الأبسط للقوة وجودة البنية المجهرية، وفي الخدمة الحامضية، القابلية للتشقق بسبب الإجهاد الكبريتي. بالنسبة للوصلات المطروقة والشفاه، تسيطر أربعة اختبارات صلابة: برينل، فيكرز (كلي ومجهري)، روكويل، وطريقة UCI المحمولة. يخضع كل منها لمعيار من سلسلة ASTM E ولكل منها نافذة استخدام محددة. المشترون الذين يختارون الطريقة الخاطئة يحصلون على نتائج لا يمكنهم الدفاع عنها عند القبول. يشرح دليل اختبار صلابة المشغولات المطروقة هذا طرق برينل، UCI، فيكرز، وروكوويل حتى يحدد المشتري الاختبار الصحيح من المرة الأولى.

استراتيجية صحيحة لاختبار صلابة المشغولات المطروقة تجمع بين دقة المقعد الثابت والتحقق المحمول.

شرح كل طريقة

برينل — ASTM E10. كرة من كربيد التنغستن بقطر 10 مم تُضغط على السطح تحت أحمال من 500 إلى 3000 كجم قوة. يُقاس قطر الانبعاج بصرياً ويُحول إلى رقم صلابة برينل (HBW). الانبعاج الكبير يتوسط البنية المجهرية الخشنة للمشغولات المطروقة، ولهذا فإن برينل هو الافتراضي للوصلات المطروقة والشفاه والمسبوكات. الحد الأقصى النموذجي للخدمة الحامضية وفقاً لـ NACE MR0175 هو 250 HBW لمعدن قاعدة الفولاذ الكربوني.

فيكرز — ASTM E92 (كلي) و ASTM E384 (مجهري). هرم ماسي (زاوية 136°) يترك انبعاجاً مربعاً تحت أحمال من 1 مجم (صلادة دقيقة) إلى 120 كجم قوة. يُقاس القطر بصرياً. يُفضل فيكرز للمقاطع العرضية عبر اللحامات (مسح المنطقة المتأثرة بالحرارة) وللأقسام الرقيقة — NACE MR0175 تحدد HV 10 أو HV 5 للمقاطع العرضية لصلابة اللحام.

روكويل — ASTM E18. مخروط ماسي (Brale، مقياس C) أو كرة فولاذية (مقياس B) يُضغط تحت حمل صغير + حمل كبير؛ فرق العمق يُقرأ مباشرة بـ HRC أو HRB. أسرع اختبارات المقعد الثابت، لا حاجة للقياس البصري. NACE MR0175 يعبر عن حد الفولاذ الكربوني بـ 22 HRC لمعدن القاعدة. HRC غير مناسب للبنية المجهرية الخشنة للمشغولات المطروقة لأن الانبعاج الصغير قد يصيب حبة واحدة.

UCI — ASTM A1038. المقاومة الصوتية بالتلامس: ماسة فيكرز على طرف قضيب مهتز. عند الضغط على السطح، تغير مساحة التلامس تردد الرنين للقضيب؛ يحول الجهاز التغير إلى رقم فيكرز. محمول، يترك انبعاجاً صغيراً، مثالي للاختبار الموقعي للشفاه المثبتة أو المشغولات الكبيرة التي لا تناسب جهاز المقعد الثابت. تحضير السطح (الطحن إلى خشونة ~Ra 1.6) ضروري؛ UCI يُصحح بالرجوع إلى عينة معروفة.

متى تستخدم كل منها في المشغولات المطروقة

جسم المشغول بالكامل، القطعة النهائية، ضبط الجودة المخبري: برينل (E10).
مسح المنطقة المتأثرة بالحرارة للحام للخدمة الحامضية: فيكرز HV 10 أو HV 5 (E92)، وفق NACE MR0175.
اختبار قبول سريع على القطع الصغيرة: روكويل C (E18).
التحقق الحقلي على القطع المثبتة/الكبيرة: UCI (A1038)، مرتبط بفيكرز.
الطبقات الرقيقة، الطلاء، عمق الكربنة: الصلادة الدقيقة (E384).

أخطاء المشترين الشائعة

تحديد "22 HRC" على مشغول خشن حيث يقع الانبعاج داخل حبة فيريت واحدة ويقرأ واطئاً.
الخلط بين HBW (كرة كربيد التنغستن، ASTM E10) و HBS الأقدم (كرة فولاذية) — برينل الحديث هو HBW.
قبول قراءة صلادة واحدة؛ ASTM E10 تتطلب متوسط عدة انبعاجات في مواقع منفصلة.
استخدام UCI بدون كتلة معايرة من مادة مشابهة — كتلة خاطئة، قراءة خاطئة.
تجاهل حالة السطح: القشور، طبقة إزالة الكربون، أو الطلاء جميعها تسبب قراءة واطئة للصلادة.

قائمة مراجعة المشتري

[ ] الطريقة مذكورة مع معيار ASTM الخاص بها
[ ] عدد الانبعاجات لكل قطعة مذكور (مثل 3 لكل سطح)
[ ] خطة العينات: لكل قطعة أو لكل صبة
[ ] متطلبات تحضير السطح (مثل إزالة طبقة إزالة الكربون حتى 0.5 مم)
[ ] للخدمة الحامضية: مقطع عرضي بفيكرز HV 10 عبر اللحام + المنطقة المتأثرة بالحرارة + معدن القاعدة
[ ] مرجع كتلة المعايرة لـ UCI
[ ] حد القبول مذكور من مواصفات المشروع أو NACE MR0175

نموذج شرط أمر الشراء

"اختبار الصلادة وفق ASTM E10 (برينل HBW) على كل جسم شفة مطروقة، بحد أدنى 3 انبعاجات بزاوية 120° على الوجه الخلفي. الحد الأقصى 197 HBW لمعدن قاعدة الفولاذ الكربوني ASTM A105. للبنود ذات الخدمة الحامضية وفق NACE MR0175 / ISO 15156-2، إجراء مقطع عرضي بفيكرز HV 10 عبر اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة ومعدن القاعدة؛ الحد الأقصى 250 HV 10. UCI وفق ASTM A1038 مقبول للتحقق الحقلي مع كتلة معايرة من مادة مطابقة."

شفتنا المطروقة والمشغولات غير القياسية تُشحن مع نتائج برينل على شهادة المواد MTC؛ وصلات الأنابيب الملحومة التناكبية غير الملحومة للخدمة الحامضية تشمل مقاطع فيكرز العرضية. اطلب تقرير عينة من صفحة الاستفسار أو تصفح تقارير الاختبار المؤرشفة في مكتبة الشهادات.

المصادر

روكويل ASTM E18 (PDF مفتوح): https://repositorio.uisek.edu.ec/bitstream/123456789/2680/3/ASTM_E18-15.pdf
TestMetals — نظرة عامة على E10 / E18 / E92 / E384: https://www.testmetals.com/hardness-testing
مجلة Quality — الصلادة المحمولة تشمل UCI: https://www.qualitymag.com/articles/91267-portable-hardness-testing-methods
نظرة عامة NextGen: https://www.nextgentest.com/blog/brinell-rockwell-vickers-or-microhardness-which-test-makes-sense-for-your-application/
قاعدة صلادة NACE MR0175 (ملخص Octalsteel): https://www.octalsteel.com/wp-content/uploads/2017/10/NACE-MR0175-ISO15156-specification.pdf