Świadectwo Badania Twardości: Wyjaśnienie Skal Brinella, Vickersa i Rockwella

Świadectwo badania twardości zawiera zmierzoną twardość materiału lub spawu przy użyciu jednej ze standaryzowanych skal wciskania. Twardość jest wskaźnikiem wytrzymałości na rozciąganie, odporności na zużycie i podatności na pęknięcia korozyjne pod naprężeniem — czyniąc ją kluczowym parametrem kontroli jakości w produkcji, weryfikacji obróbki cieplnej i kwalifikacji do usług w warunkach agresywnych.

Szybka Odpowiedź

---

Trzy Główne Skale Twardości

Twardość Brinella (HB / HBW)

Zasada: Kula z węglika wolframu (średnica 10 mm do testu standardowego) wciśnięta jest w powierzchnię pod określonym obciążeniem (zwykle 3000 kgf do stali). Średnica wcisku jest mierzona optycznie, a wartość HBW jest obliczana z obciążenia i pola wcisku.

Opcje obciążenia: 500 kgf (HBW 10/500), 1500 kgf (HBW 10/1500), 3000 kgf (HBW 10/3000)

Normy obowiązujące: ASTM E10, EN ISO 6506

Typowy zakres: 80–650 HBW. Materiały powyżej ~450 HBW wymagają mniejszej kuli lub mniejszego obciążenia.

Kiedy jest używana:

• Raporty twardości produktów walcowanych (blachy, kucia, pręty)
• Szorstkie powierzchnie lub gruba mikrostruktura, gdzie uśrednianie na dużym wcisku jest pożądane
• Korelacja z wytrzymałością na rozciąganie (UTS ≈ 3.45 × HBW w MPa do stali)

Pole świadectwa: Określ pełne oznaczenie skali (HBW 10/3000), nie tylko "Brinell". Zgłoś średnicę(y) wcisku oprócz obliczonej wartości HBW.

---

Twardość Vickersa (HV)

Zasada: Wcinacz piramidowy diamentowy (kąt ścianki 136°) wciśnięty jest w powierzchnię pod określonym obciążeniem. Zmierzone są długości diagonalne kwadratu wcisku i obliczana jest wartość HV.

Zakres obciążenia: Od 1 gf do 100 kgf. Mikrotwardość Vickersa (HV 0.01–1.0 kgf) stosuje się do cienkich powłok i poszczególnych składników mikrostruktury.

Normy obowiązujące: ASTM E92, EN ISO 6507

Typowy zakres: 5–3000 HV (praktycznie nieograniczony górny zakres w porównaniu do Brinella)

Kiedy jest używana:

• Badania twardości PWHT (preferowana metoda w normach ASME i EN)
• Przejścia przekroju spawu (HAZ, metal spawu, metal podstawowy)
• Pomiar głębokości hartowania na elementach hartowanych powierzchniowo
• Cienkie materiały, powłoki i rurki o cienkich ścianach

Wymóg świadectwa dla badań PWHT: Zgłoś poszczególne odczyty HV w każdej lokalizacji na całym przejściu spawu (minimalnie metal podstawowy → HAZ → metal spawu → HAZ → metal podstawowy), nie tylko wartość maksymalną.

---

Twardość Rockwella (HRC / HRB)

Zasada: Stożek diamentowy (HRC) lub zahartowana kulka (HRB) wciśnięte w dwóch etapach; twardość określana jest ze wzrostu głębokości trwałego wcisku.

Powszechne skale:

• HRC (skala C): Wcinacz Brale diamentowy, całkowite obciążenie 150 kgf. Zakres: 20–70 HRC. Stosuje się do hartownej stali i elementów poddanych obróbce cieplnej.
• HRB (skala B): Kula 1/16", obciążenie 100 kgf. Zakres: 25–100 HRB. Stosuje się do miękkiej stali, aluminium, mosiądzu.
• HRA: Diament, 60 kgf. Stosuje się do węglików spiekanych.

Normy obowiązujące: ASTM E18, EN ISO 6508

Kiedy jest używana:

• Inspekcja odbiorowa prętów i kucia
• Weryfikacja twardości zaciśków zahartowanych (klasa właściwości ISO 898)
• Akceptacja elementów poddanych obróbce cieplnej (np. hartowana siedzenie zaworu)
• Weryfikacja, że twardość jest poniżej górnej granicy (np. < 22 HRC według NACE MR0175)

Notatka świadectwa: Zawsze podaj pełną skalę (HRC, HRB, itd.) — "twardość Rockwella: 20" jest bez znaczenia bez identyfikatora skali.

---

Tabela Konwersji Twardości

Konwersje przybliżone (tylko stal węglowa — nieprawidłowa dla stali nierdzewnej, metali nieżelaznych lub materiałów hartowanych powierzchniowo):

Odniesienie: ASTM E140. Nie stosuj konwersji między rodzinami metali.

---

Limity Twardości PWHT

Weryfikacja twardości po obróbce cieplnej spawu jest jednym z najczęstszych zastosowań świadectwa badania twardości w produkcji urządzeń ciśnieniowych.

Wymagania ASME BPVC (ASME VIII-1 UHA-51 dla materiałów P4/P5):

• Po PWHT: maksymalnie 225 HBW (lub zgodnie ze specyfikacją materiału)
• Metoda badania: Vickers preferowany; Brinell lub Rockwell akceptowalne

NACE MR0175 / ISO 15156 (usługa agresywna):

• Metal podstawowy stali węglowej i niskostopowej oraz HAZ spawu: ≤ 22 HRC (równoważnie ~248 HBW / 265 HV)
• Wyjątek: niektóre gatunki umożliwiają wyższą twardość z udokumentowanymi testami odporności na SSC (pękanie korozyjne pod naprężeniem spowodowane siarkowodorem)

EN 13445-4 (zbiorniki ciśnieniowe bez ogrzewania, europejski):

• Maksymalne wartości HV10 określone dla grupy materiału; zwykle 350 HV dla HAZ stali węglowej, 200 HV dla post-PWHT

---

Wymagane Pola na Świadectwie Badania Twardości

1. Identyfikacja materiału / elementu — numer partii cieplnej, numer rysunku, ID spawu
2. Data i miejsce badania
3. Metoda i skala badania — HBW 10/3000, HV10, HRC, itd.
4. Identyfikacja sprzętu — marka, model, numer seryjny durościometru, data kalibracji
5. Kalibracja bloku odniesienia — wartość twardości zweryfikowana na certyfikowanym bloku odniesienia przed i po badaniu
6. Lokalizacje badania — rysunek lub opis pokazujący, gdzie pobrano każdy odczyt
7. Poszczególne odczyty — każdy pomiar, nie tylko średnia
8. Wartość średnia (jeśli akceptacja jest oparta na średniej)
9. Kryteria akceptacji — odniesienie do specyfikacji i limit maksymalny/minimalny
10. Wynik — Zatwierdzone / Odrzucone
11. Imię i nazwisko technika, kwalifikacja, podpis

---