آزمایشات زیادی وجود دارند که برای ارزیابی ویژگی‌های ظاهری فلزات انجام‌شده‌اند. آزمایش‌های کششی، قدرت، آزمایش‌های ضربه، سفتی و آزمایش‌های خمیدگی، میزان انعطاف‌پذیری را اندازه‌گیری می‌کنند. اما سختی فلزات چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟ این مقاله دو نمونه از معمول‌ترین انواع آزمایش سختی را به‌طور دقیق توضیح می‌دهد: آزمایش سختی برینل و راکول.
سختی فلز چیست؟
سختی عبارت است از توانایی فلز یا آلیاژها برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک مخصوصاً در محل‌های مشخص و نه در مکانی عمومی. همچنین به‌عنوان مقاومت فلز در برابر تورفتگی، خراش یا سایش تعریف می‌شود.
سختی عامل مهمی است چون میزان سختی یک فلز مستقیماً مربوط به توانایی آن در برابر سایش است. سطوح سختی می‌تواند در نوع خاصی از فلز بسته به مواد آلیاژ، عملیات حرارتی، سختی کار و متدهای دیگر سخت کردن، متغیر باشد.
روش‌های اندازه‌گیری سختی نظیر سختی برینل و سختی راکول به‌منظور ایجاد درک معمولی از سطوح سختی به علت مغایرت سختی میان فلزها و حتی گروهی از فلزات مشابه ابداع شدند.
منظور از سختی برینول چیست؟
آن مقیاسی است که برای فراهم کردن مقدار عددی میزان سختی یک فلز به کار می‌رود. روش انجام آزمایش سختی برینول به‌طور کامل در ASTM E10 تعریف‌شده است. به‌طورکلی، برای انجام این آزمایش یک تورفتگی برینل تأییدشده روی فلز با وزن و زمان از پیش تعیین‌شده پرس می‌شود. همه این کارها برای کاهش خطر تأثیر روش آزمایش بر نتایج انجام می‌شود. معمولاً این تورفتگی یک گوی 10 میلی‌متری از فلزی سخت شده است و نیروی آن در استیل‌ها و مواد مشابه دیگر معادل 3,000 kgf می‌باشد.
این آزمایش برای مواد نرم‌تر یا سخت‌تر اندکی تغییر می‌کند. تورفتگی بعدازاینکه با فشار روی فلز قرار گرفت، برداشته می‌شود و پهنای حاصل‌شده از تورفتگی با میکروسکوپ اندازه‌گیری می‌شود. سپس‌اندازه آن می‌تواند با استفاده از مقیاس سختی برینل به مقدار سختی برینل تبدیل شود.
سختی راکول چیست؟
سختی راکول همانند سختی برینل برای فهمیدن اینکه چه مقدار از سختی مواد به‌صورت عددی است به کار می‌رود. این کار با آزمایش سختی راکول و مقیاس سختی راکول انجام می‌شود. روش دقیق را می‌توان در ASTM E18 یافت. این آزمایش‌ها با یک تورفتگی دارای اندازه مشخص با نیرویی معین برای زمانی که از پیش تعیین‌شده است، انجام می‌شوند. سپس‌اندازه تورفتگی با استفاده از مقیاس
سختی راکول به مقدار سختی راکول تبدیل می‌شود.
تفاوت بین آزمایش‌های راکول و برینول چیست؟
بااینکه این آزمایش‌ها دارای شباهت‌هایی هستند چند تفاوت مهم هم بین آن‌ها وجود دارد که عبارت‌اند از:
آزمایش سختی برینول از گوی فولادی سخت شده 10 میلی‌متری استفاده می‌کند درحالی‌که آزمایش راکول بسته به مواد تحت آزمایش یا از گوی فولادی خیلی کوچک‌تر و یا مخروطی الماسی استفاده می‌کند.
آزمایش راکول عمق تورفتگی اما برینل عرض آن را محاسبه می‌کند. آزمایش سختی راکول از پیش بارگذاری برای ایجاد موقعیت صفر قبل از اعمال بار اصلی استفاده می‌کند. سپس بار اصلی گرفته می‌شود و فقط پیش بار باقی می‌ماند. آنگاه مسافت جابه‌جاشده با دستگاه راکول محاسبه می‌شود.
همچنین اشاره به این نکته مهم است که مقیاس‌های تبدیل در این دو آزمایش مشابه نیستند و نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند.
آزمایش‌های سختی برینل و راکول در چه جاهایی کاربرد دارند؟
این آزمایش‌ها تقریب در همه صنایع کاربرد دارند. آن‌ها برای فهمیدن اینکه کدام فلزها و مواد مقاومت کافی در برابر تورفتگی، از بین رفتگی، کشش و اشکال دیگر سایش در کاربردی مشخص را دارند ضروری هستند. مواردی از قبیل ارزیابی مواد برای پیستون‌های موتور، تیغه‌های توربین‌جت، بدنه کشتی، تعمیر تجهیزات برونز، چرخ‌های واگن و اجزای دیگری که ممکن است در معرض شرایطی که سایش ممکن است اتفاق بیفتد قرار بگیرند.
