เข้าใจความแข็งของเหล็ก: การทดสอบ และความสำคัญ

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

ความแข็งแบบร็อกเวลล์ (Rockwell hardness)

วิธีความแข็งแบบร็อคเวลล์จะเปรียบเทียบการเยื้องสองครั้งที่เกิดขึ้นในวัสดุ อันหนึ่งทำด้วยภาระเล็กน้อย และอีกอันหนึ่งทำด้วยภาระมาก

คุณลักษณะเฉพาะของ Rockwell คือมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงกับความต้านทานแรงดึงของวัสดุ โดยทั่วไปความแข็งแบบร็อกเวลล์จะสงวนไว้สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า

ความแข็งของบริเนล (Brinell hardness)

ระดับความแข็งบริเนลเป็นการวัดความแข็งในวัสดุที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง โดยจะต้องกดลูกบอลเหล็ก (หรือทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า) ลงในชิ้นทดสอบด้วยแรงคงที่และทราบ ยิ่งวัสดุนิ่มมากเท่าไร ลูกบอลก็จะเจาะลึกมากขึ้นเท่านั้นและในทางกลับกัน

ขั้นตอนต่อไปคือการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยพิมพ์ที่เกิดขึ้น ตามด้วยการคำนวณ โดยทั่วไปเป็นเมกะปาสคาล เพื่อกำหนดระดับความแข็งบริเนล

ค่าความแข็งบริเนลโดยทั่วไปสำหรับวัสดุและโลหะยอดนิยมบางประเภทมีดังนี้:

ความแข็งของวิคเกอร์ (Vickers hardness)

ระดับความแข็งของ Vickers ใช้เพชรรูปทรงปิรามิดทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสเพื่อสร้างความประทับใจให้กับวัสดุ จากนั้นจึงวัดความประทับใจ ขนาดของรอยพิมพ์จะเป็นตัวกำหนดว่าจะดันเข้าไปในวัสดุได้ไกลแค่ไหน จากนั้นจึงใช้สูตรเพื่อกำหนดความแข็งของวัสดุ

ข้อดีประการหนึ่งก็คือ ความกว้างของรอยพิมพ์สี่เหลี่ยมจัตุรัสนั้นวัดได้ง่ายกว่าวงกลมมาก ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้สูตรเดียวกัน (ไม่ว่าหัวกดจะมีขนาดเท่าใดก็ตาม) และหัวกดเดียวกันสำหรับวัสดุทุกประเภท ซึ่งแตกต่างจากวิธีการอื่นๆ มากมาย