جدول میزان سختی فولادها

سختی چیست؟ سختی در ساده‌ترین تعریف، یعنی مقاومت یک ماده در برابر فرو رفتن، خراشیده شدن یا ساییده شدن. هر چقدر یک فولاد آلیاژی سخت‌تر باشد، در برابر این آسیب‌ها مقاومت بیشتری نشان می‌دهد. شاید برایتان سؤال باشد که چرا این ویژگی اینقدر مهم است.

سختی فولاد مستقیما روی مقاومت به سایش تاثیر می‌گذارد. به همین دلیل، فولادهای سخت‌تر، به‌خصوص در سطح بیرونی، در مقابل ساییده شدن عملکرد بهتری دارند. این ویژگی در ساخت ابزارهای برش، قالب‌ها، بلبرینگ‌ها و هر قطعه‌ای که با اصطکاک زیاد سروکار دارد، مهم است. در ادامه با میهن فولاد همراه باشید تا جدول میزان سختی فولادها را بررسی کنیم.

جدول مقایسه سختی فولادها

در این جدول میزان سختی فولادها، سختی انواع فولادها را بر اساس مقیاس‌های رایج مانند راکول C (HRC) و برینل (HB) مقایسه کرده‌ایم.

نکته: مقادیر جدول تقریبی هستند و ممکن است با توجه به ترکیب شیمیایی دقیق و فرآیندهای عملیات حرارتی، کمی متفاوت باشند.

جدول تبدیل سختی فولادها

یکی از بهترین ابزارها برای مقایسه و استفاده از مقادیر سختی، جدول تبدیل سختی فولادها است.جدول میزان سختی فولادها به شما کمک می‌کند تا سختی اندازه‌گیری شده با یک روش را به روش‌های دیگر تبدیل کنید. 

چطور سختی فولاد را اندازه می‌گیرند؟

برای اندازه‌گیری سختی فولاد، روش‌های مختلفی وجود دارد. انتخاب روش مناسب بستگی به نوع فولاد و دقت مورد نیاز دارد. رایج‌ترین روش‌ها شامل:

1. آزمون سختی برینل (Brinell): در این روش، یک گلوله فولادی یا تنگستن را با نیروی مشخصی روی سطح فولاد فشار می‌دهند. سپس قطر جای فرورفتگی را اندازه می‌گیرند و با استفاده از فرمول، عدد سختی برینل (HB) به دست می‌آید. این روش برای فولادهای با سختی متوسط و کم مناسب است.
2. آزمون سختی راکول (Rockwell): این روش سریع‌تر و ساده‌تر از برینل است. در این آزمون، یک نوک مخروطی الماس یا یک گلوله فولادی با نیروی مشخصی روی سطح فشار داده می‌شود و عمق فرورفتگی را اندازه می‌گیرند. سختی راکول با مقیاس‌های مختلفی مثل HRC (راکول C) برای فولادهای سخت‌شده، نشان داده می‌شود.
3. آزمون سختی ویکرز (Vickers): در این آزمون از یک نوک الماس هرمی شکل استفاده می‌شود که دقت بسیار بالایی دارد و برای اندازه‌گیری سختی در مقیاس‌های مختلف مناسب است. نتیجه این آزمون با واحد HV نمایش داده می‌شود.

چطور از جدول میزان سختی فولادها استفاده کنیم؟ + مثال

استفاده از جدول میزان سختی فولادها بسیار ساده است. این جدول به متخصصان کمک می‌کند تا مقادیر سختی را به راحتی بین مقیاس‌های مختلف جابه‌جا کنند. برای استفاده درست، کافی است این مراحل را دنبال کنید:

1. مقدار اولیه را پیدا کنید: اول باید بدانید سختی فولاد شما با چه روشی اندازه‌گیری شده و مقدارش چقدر است. مثلا فرض کنید سختی یک فولاد با آزمون راکول C (HRC) اندازه‌گیری شده و مقدار آن ۴۰ HRC است.
2. ردیف مربوط به مقدار اولیه را پیدا کنید: در جدول، ردیفی را که عدد ۴۰ در ستون HRC دارد، پیدا کنید.
3.  به ستون مورد نظر بروید: حالا از روی همان ردیف، به صورت افقی حرکت کنید تا به ستون سختی مورد نظر خود برسید. مثلا اگر می‌خواهید بدانید ۴۰ HRC معادل چه مقدار در مقیاس برینل (HB) است، به ستون HB بروید.
4. مقدار نهایی را بخوانید: در محل تلاقی ردیف ۴۰ HRC و ستون HB، عدد ۴۲۸ را خواهید دید. این یعنی سختی ۴۰ HRC تقریباً معادل ۴۲۸ HB است.

به همین راحتی، با استفاده از جدول میزان سختی فولادها، می‌توانید اطلاعات بیشتری درباره فولاد به دست آورید.

چه چیزهایی سختی فولاد را تعیین می‌کنند؟

سختی فولاد یک ویژگی ثابت نیست و به عوامل مختلفی بستگی دارد. شناخت این عوامل به ما کمک می‌کند تا فولاد مناسبی را برای کارمان انتخاب کنیم. مهم‌ترین این عوامل عبارت‌اند از:

• عناصر تشکیل‌دهنده (ترکیب شیمیایی): اضافه کردن عناصری مثل کربن، منگنز، کروم و مولیبدن تاثیر زیادی بر سختی فولاد دارد. کربن مهم‌ترین عنصر برای افزایش سختی است؛ هر چه مقدار کربن بیشتر باشد، فولاد سخت‌تر می‌شود.
• عملیات حرارتی: این یکی از بهترین راه‌ها برای کنترل سختی فولاد است. فرآیندهایی مثل سخت‌کاری (سرد کردن ناگهانی فولاد داغ) باعث می‌شوند ساختار داخلی فولاد تغییر کرده و سخت‌تر شود.
• ساختار داخلی (ریزساختار): ساختار داخلی فولاد که بعد از عملیات حرارتی شکل می‌گیرد، رابطه مستقیمی با سختی دارد. برای مثال، مارتنزیت سخت‌ترین ساختار فولاد است که با سرد کردن سریع فولاد داغ به دست می‌آید.
• کار سرد: انجام کارهای مکانیکی مانند کشیدن یا نورد کردن در دمای اتاق، می‌تواند سختی سطح فولاد را بالا ببرد.

بالاترین سختی برای فولاد چقدر است؟

بالاترین سختی برای فولادهای صنعتی معمولاً به حدود ۶۷ تا ۶۸ HRC می‌رسد. فولادهای ابزار تندبر (مانند HSS) و برخی فولادهای خاص، پس از عملیات حرارتی، به این سختی می‌رسند. البته باید بدانیم که افزایش بیش از حد سختی ممکن است باعث شکنندگی فولاد شود. به همین دلیل، انتخاب سختی مناسب باید با در نظر گرفتن تعادل بین سختی و مقاومت در برابر ضربه انجام شود.

آیا سختی و استحکام یکسان هستند؟

نه، سختی و استحکام دو مفهوم متفاوت هستند، هرچند به هم مربوط‌اند. سختی مقاومت در برابر خراش است، در حالی که استحکام مقاومت در برابر شکست یا تغییر شکل دائمی تحت فشار است. معمولاً با افزایش سختی، استحکام فولاد نیز بیشتر می‌شود، اما این دو دقیقاً یکی نیستند.

چطور می‌توان سختی فولاد را افزایش داد؟

سختی فولاد را می‌توان از طریق افزودن کربن و سایر عناصر آلیاژی به ترکیب شیمیایی آن یا با انجام عملیات حرارتی مانند کوئنچینگ (سرد کردن سریع) و تمپرینگ (برگشت‌دهی) افزایش داد.

کدام روش اندازه‌گیری سختی برای فولاد مناسب‌تر است؟

انتخاب روش به نوع فولاد و سختی آن بستگی دارد. برای فولادهای سخت‌شده، آزمون راکول C (HRC) به‌خاطر سرعت و دقت بالا بسیار رایج است. برای فولادهای نرم‌تر و نمونه‌های بزرگ، آزمون برینل مناسب است و برای مواد بسیار نازک یا پوشش‌های سطحی، آزمون ویکرز به‌خاطر دقت بالا توصیه می‌شود.

سؤالات متداول

1. چه عواملی باعث می‌شوند که مقادیر در جدول میزان سختی فولادها کمی متفاوت باشند؟
   مقادیر موجود در جداول تبدیل سختی معمولا تقریبی هستند. عواملی مانند ترکیب شیمیایی دقیق فولاد، اندازه دانه‌ها در ساختار فلز و شرایط عملیات حرارتی می‌توانند باعث ایجاد تفاوت‌های جزئی در مقادیر سختی شوند.
2. فرق سختی با استحکام، چقرمگی و مقاومت به ضربه چیست؟
   سختی مقاومت در برابر خراش است، در حالی که استحکام مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی تحت فشار است. چقرمگی و مقاومت به ضربه نیز توانایی جذب انرژی بدون شکستن ناگهانی هستند. فولادی که خیلی سخت باشد، ممکن است شکننده باشد و در برابر ضربه مقاومت خوبی نشان ندهد.
3. چرا باید به سختی فولاد اهمیت بدهیم؟
   توجه به سختی فولاد در انتخاب مواد برای یک کاربرد خاص مهم است. سختی مناسب، باعث افزایش عمر قطعه، مقاومت بیشتر در برابر سایش و حفظ تیزی لبه‌های برش می‌شود. مثلا برای ساخت یک چاقوی آشپزخانه، به فولادی نیاز داریم که سخت باشد تا لبه‌اش تیز بماند، اما آن‌قدر شکننده نباشد که با ضربه بشکند. بنابراین، انتخاب سختی درست به عملکرد و ایمنی محصول کمک زیادی می‌کند.