طرق قياس صلابة الفولاذ: دليل HRC و HB و HV

ما هي الصلابة؟

الصلابة هي مقاومة المادة للتشوه اللدن أو لاختراق جسم ضاغط. في صناعة الفولاذ، يُعد اختبار الصلابة الطريقة الأساسية والأسرع لمراقبة جودة المواد. ترتبط قيمة الصلابة ارتباطاً مباشراً بالخواص الميكانيكية الأخرى مثل مقاومة الشد ومقاومة التآكل.

الأسئلة الشائعة

ما هي صلابة Rockwell (HRC/HRB)؟

طريقة Rockwell هي أكثر طرق قياس الصلابة شيوعاً وأسرعها. تقيس عمق اختراق جسم ضاغط في المادة تحت حمل محدد.

HRC (Rockwell C):

• الضاغط: مخروط ماسي (زاوية 120°)
• الحمل: 150 kgf (حمل أولي 10 kgf)
• نطاق القياس: 20-70 HRC
• الاستخدام: الفولاذ المقسّى، القطع المعالجة حرارياً
• قيم نموذجية: فولاذ مُحسَّن 28-35 HRC، فولاذ العِدد 58-65 HRC

HRB (Rockwell B):

• الضاغط: كرة فولاذية 1/16"
• الحمل: 100 kgf
• نطاق القياس: 20-100 HRB
• الاستخدام: الفولاذ الطري، سبائك النحاس

ما هي صلابة Brinell (HB/HBW)؟

طريقة Brinell تعتمد على قياس قطر الأثر الناتج عن ضغط كرة صلبة كبيرة على سطح المادة.

• الضاغط: كرة من كربيد التنغستن (عادةً 10 مم)
• الحمل: 3000 kgf (للفولاذ)، 500/750 kgf (المعادن الطرية)
• نطاق القياس: 80-650 HBW
• المعادلة: HB = 2F / (πD × (D - √(D²-d²)))

المزايا:

• نتائج موثوقة في البنيات غير المتجانسة بفضل مساحة الأثر الكبيرة
• مثالية للحديد الزهر والقطع المطروقة
• مرجع واسع الاستخدام في المعايير الصناعية

العيوب:

• وقت قياس طويل (يُقرأ قطر الأثر بالمجهر)
• لا تُطبّق على المواد شديدة الصلابة (>650 HB)
• يجب أن يكون سطح العينة مستوياً وأملساً

ما هي صلابة Vickers (HV)؟

طريقة Vickers تستخدم ضاغطاً هرمياً ماسياً بزاوية 136°.

• الضاغط: هرم ماسي رباعي (زاوية 136° بين الأوجه المتقابلة)
• الحمل: 1-120 kgf (ميكرو: 10-1000 gf)
• نطاق القياس: 10-2500 HV (لا حد نظري)
• المعادلة: HV = 1,8544 × F / d²

المزايا:

• قياس بمقياس واحد عبر كامل نطاق الصلابة
• إمكانية قياس الصلابة المجهرية (الطبقات الرقيقة، عمق التصليد)
• نتيجة مستقلة عن الحمل (التشابه الهندسي)

العيوب:

• تتطلب تحضير السطح (تلميع)
• قياس الأثر بالمجهر يستغرق وقتاً
• غير مناسبة للقياس الميداني

هل أستخدم Brinell أم Rockwell؟

معايير الاختيار:

الحالة	الطريقة الموصى بها
فولاذ مقسّى (>30 HRC)	Rockwell C (HRC)
فولاذ مُطبَّع/ملدَّن	Brinell (HBW)
طبقات رقيقة/طلاءات	Vickers (HV)
قياس ميداني	Rockwell (نتائج سريعة)
حديد زهر	Brinell
مراقبة جودة (إنتاج سلسلي)	Rockwell
بحث وتطوير	Vickers

ما العلاقة بين الصلابة ومقاومة الشد؟

معادلات تحويل تقريبية للفولاذ الكربوني والمنخفض السبائك:

• Rm (MPa) ≈ 3,45 × HB (صالحة لقيم Brinell بين 120-450)
• Rm (MPa) ≈ 3,30 × HV (مكافئ Vickers)

أمثلة:

• 200 HB → ~690 MPa مقاومة شد
• 300 HB → ~1035 MPa مقاومة شد

هذه معادلات تقريبية؛ للحصول على القيم الدقيقة، ارجع إلى شهادة المادة.

كيف يتم التحويل بين مقاييس الصلابة؟

التحويل بين المقاييس ليس خطياً ويستند إلى جداول تجريبية. المعايير المرجعية الرئيسية:

• ASTM E140: جداول تحويل الصلابة
• ISO 18265: تحويل الصلابة للمواد المعدنية

المكافئات الشائعة (تقريبية):

HRC	HB (تقريبي)	HV (تقريبي)	Rm (MPa)
20	226	238	780
25	253	266	870
30	286	302	990
35	321	340	1110
40	363	382	1250
45	409	432	1410
50	460	484	1590

للتحويل السريع والدقيق، ننصح باستخدام أداة محول الصلابة.

كيف أقلل من أخطاء القياس؟

• يجب أن يكون سمك العينة 10 أضعاف عمق الأثر على الأقل
• يجب أن يكون السطح أملساً ومتوازياً
• المسافة بين نقاط القياس يجب أن تكون 3 أضعاف قطر الأثر على الأقل
• المسافة من الحافة يجب أن تكون 2,5 ضعف قطر الأثر على الأقل
• يجب إجراء القياس على منصة مستقرة خالية من الاهتزازات
• يجب أن تكون معايرة الجهاز محدَّثة

ضمان الجودة من Aktif Çelik

في Aktif Çelik، تُوثّق قيم صلابة جميع قضبان الفولاذ التي نوردها في شهادات 3.1. يُطبّق اختبار صلابة Brinell بشكل قياسي على جميع منتجاتنا المدلفنة على الساخن. نتعاون مع مختبرات معتمدة لإجراء اختبارات صلابة إضافية (HRC, HV) واختبارات ميكانيكية يحتاجها عملاؤنا. يمكنكم استخدام أداتنا لتحويل قيم الصلابة المذكورة في شهادة المادة بين المقاييس المختلفة.