1. Jakie są główne skale twardości stosowane do badania cewek ze stali ocynkowanej? Jakie są ich odpowiednie zakresy?
Do badania twardości cewek ze stali ocynkowanej najczęściej stosuje się skalę twardości Rockwella B (HRB), a następnie twardość Vickersa (HV) i twardość Brinella (HB). Badanie twardości Rockwella polega na wciśnięciu w powierzchnię próbki kulki ze stali hartowanej o określonej średnicy pod określonym obciążeniem. Wartość twardości określa się poprzez pomiar głębokości wcięcia; im większa głębokość, tym niższa twardość. Metoda ta jest szybka i nie wymaga pomiaru przekątnej wcięcia, dzięki czemu jest szeroko stosowana do kontroli jakości w produkcji. Ponieważ podstawowym materiałem ocynkowanych blach stalowych jest głównie stal nisko-węglowa i-stal niskostopowa, o grubości zwykle mieszczącej się w zakresie od 0,3 do 5,0 mm, szczególnie odpowiednia jest skala HRB. Jego całkowite obciążenie wynosi 100 kg przy użyciu wgłębnika z kulką stalową o średnicy 1/16 cala. Gdy wytrzymałość materiału podstawowego jest wysoka, a twardość przekracza HRB 100, można zastosować skalę HRC lub HRA (przy użyciu wgłębnika diamentowego), a głębokość wcięcia powinna być kontrolowana, aby uniknąć uszkodzenia wgłębnika. Twardość Vickersa (HV) jest bardzo wszechstronna i odpowiednia do oceny twardości-przekrojów poprzecznych cienkich płytek lub obszarów mikroskopowych. Jednak testowanie jest powolne i wymaga dużej płaskości powierzchni próbki, dlatego jest najczęściej używane do kontroli arbitrażu jakości. W praktyce inżynierskiej twardościomierze Leeb są również powszechnie używane do-nieniszczących badań-na miejscu, przy czym najlepsze są HRB i HV. Wyniki testu są następnie przekształcane w wartości wytrzymałości na rozciąganie w celu określenia materiału.
2. Jak klasyfikuje się stopnie twardości zwojów ocynkowanych od najmiększego do najtwardszego w zależności od stopnia utwardzenia?
Odp.: Stopnie twardości zwojów ocynkowanych dzieli się na pięć poziomów, od najmiększego do najtwardszego, w zależności od stopnia utwardzenia materiału podstawowego po walcowaniu na zimno i jego stanie wyżarzania. Wyżarzony stan miękki (zwykle oznaczony jako S) odpowiada twardości w przybliżeniu HRB 85-110. Materiał bazowy został poddany całkowitemu wyżarzaniu rekrystalizacyjnemu, w wyniku czego uzyskano jednolitą strukturę i dobrą plastyczność, odpowiednią do głębokiego tłoczenia. 1/8 twardość odpowiada HRB 50-71, HV 95-130. Materiał bazowy został poddany lekkiemu utwardzeniu przez walcowanie na zimno, stosowany do płytkiego gięcia i ogólnego gięcia części. 1/4 twardy odpowiada HRB 65-80, HV 115-150. Ma pewną wytrzymałość i zachowuje dobrą odkształcalność, nadaje się do ciągnienia płytkich części cylindrycznych i podpór konstrukcyjnych. 1/2 twardy odpowiada HRB 74-89, HV 135-185. Wytrzymałość jest jeszcze lepsza, stosowana w ogólnych częściach konstrukcyjnych i komponentach o określonych wymaganiach dotyczących nośności. W pełni sztywne materiały odpowiadają HRB 85 i wyższym oraz HV 170 i wyższym. Materiał bazowy nie jest wyżarzany lub tylko lekko wyżarzany, co pozwala zachować stan utwardzenia o wysokiej wytrzymałości po walcowaniu na zimno. Są stosowane w zastosowaniach, w których wymagana jest duża sztywność i nie jest konieczne skomplikowane formowanie, takich jak panele dachowe i płytki faliste.
3. Jak wyraża się stopień twardości ocynkowanej cewki w-stalach o wysokiej wytrzymałości i materiałach konstrukcyjnych?
Odp.: W przypadku cewek ze stali nisko-wysokostopowej-o wysokiej wytrzymałości i stali duplex ocynkowanej wartość twardości nie może już być bezpośrednio używana jako oznaczenie gatunku, ale stopień wytrzymałości może być pośrednio odzwierciedlony poprzez zakres twardości. Na przykład zgodnie z normą EN 10292 stal-ocynkowana ogniowo-wzmocniona metodą cynkowania ogniowego dzieli się na kilka gatunków w oparciu o granicę plastyczności, np. HX260LAD, HX300LAD, HX340LAD, HX380LAD i HX420LAD. Wytrzymałość poprawia się poprzez dodanie pierwiastków mikrostopowych, takich jak Nb i Ti, poprzez wzmocnienie wydzieleniowe i rozdrobnienie ziarna. Wśród nich gatunki HX380LAD i wyższe mogą osiągać wytrzymałość na rozciąganie ponad 550 MPa, co odpowiada twardościom w przybliżeniu HRB 85~95 i HV 170~210. W normie ASTM A653 gatunek wysokowytrzymałej stali nisko-stopowej (HSLAS) bezpośrednio wskazuje minimalną granicę plastyczności poprzez oznaczenie gatunku. Gatunki stali, które muszą spełniać obowiązkowe wymagania dotyczące twardości, są wymienione osobno w normie, a warunki badania twardości są jasno określone. W przypadku konstrukcyjnych blach stalowych ocynkowanych (seria S), takich jak S220GD i S350GD, zgodnie z europejską normą EN 10147, sama norma nie określa wartości twardości, ale w rzeczywistej produkcji twardość jest wykorzystywana jako wskaźnik kontroli procesu dla stanu wyżarzania i stabilności procesu.
4. Jaka jest zależność przeliczeniowa pomiędzy twardością a wytrzymałością i jakie są jej zastosowania w inżynierii?
Odp.: W przypadku podłoży ze stali węglowej i stali{{0}niskostopowej stosowanych w kręgach ocynkowanych istnieje dobra liniowa dodatnia korelacja między twardością Rockwella (HRB) a wytrzymałością na rozciąganie. W praktyce przemysłowej do przybliżonego przeliczenia powszechnie stosuje się wzór empiryczny: Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) ≈ 3,2 × HRB + 150 (Wzór ten ma zastosowanie do stali nisko-węglowej o zakresie HRB 50~100). Badanie twardości jest proste i szybkie i można je przeprowadzać w sposób ciągły na liniach produkcyjnych taśm, natomiast badanie rozciągania wymaga wycinania standardowych próbek i jest-czasochłonne. Dlatego badanie twardości jest szeroko stosowane w kontroli jakości procesu w celu szybkiego oszacowania właściwości mechanicznych części. Na placu budowy operatorzy używają twardościomierzy Leeba lub przenośnych twardościomierzy Rockwella do wykonywania testów twardości ocynkowanych cewek lub gotowych produktów, przeliczają wartość HRB na wartość wytrzymałości na rozciąganie, odwołując się do tabel, a następnie określają, czy materiał spełnia wymagania projektowe zgodnie z normami takimi jak GB/T 700 i GB/T 1591. Należy jednak zauważyć, że ta zależność przeliczeniowa ma zastosowanie tylko do porównania tego samego gatunku stali i podobnych warunków obróbki cieplnej. W przypadku ocynkowanych kręgów o różnym składzie (takich jak stal IF i fosfor-zawierający stal o wysokiej-wytrzymałości) tego samego wzoru konwersji nie można bezpośrednio zastosować do różnych materiałów.
5. Czy sama warstwa cynku ma wpływ na wyniki badania twardości? Jak prawidłowo postępować, aby uzyskać rzeczywistą twardość podłoża?
Odp.: Wpływ warstwy cynku na wyniki badania twardości podłoża jest na ogół znikomy. Grubość warstwy cynku wynosi na ogół od 5 do 30 mikrometrów (łącznie dla obu stron, około 2,5 do 15 mikrometrów dla jednej strony), podczas gdy głębokość wcięcia stalowego wgłębnika kulkowego do testu twardości Rockwella na powierzchni metalu zwykle osiąga 0,1 do 0,5 milimetra. Głębokość wcięcia znacznie przekracza grubość warstwy cynku. Dlatego o zmierzonej wartości twardości decyduje głównie podłoże stalowe; warstwa cynku zapewnia jedynie płytką warstwę powierzchniową, a jej udział w odporności na wgniecenia jest znikomy. Baosteel wyraźnie stwierdza również w specyfikacjach technicznych swoich produktów, że wpływ samej warstwy cynku na wartość twardości jest znikomy. Aby jednak zapewnić dokładność wyników testu, należy zwrócić uwagę na następujące punkty eksploatacyjne: Po pierwsze, przed badaniem warstwę bogatą w cynk-i plamy oleju z powierzchni punktu pomiarowego można delikatnie usunąć drobnym papierem ściernym, należy jednak unikać nadmiernego szlifowania, aby zapobiec uszkodzeniu podłoża; po drugie, należy pobrać co najmniej 35 punktów testowych w kierunku szerokości i długości, aby wyeliminować błędy pojedynczych-punktów; wreszcie, gdy w kręgach ocynkowanych występują oczywiste wzdłużne wahania twardości, często odzwierciedla to problemy procesowe, takie jak nierówna temperatura wyżarzania przed cynkowaniem, a nie odchylenia spowodowane przez samą powłokę i powinno zostać potwierdzone przez próbę rozciągania i analizę mikrostruktury. W przypadku grubych-produktów powlekanych o wyjątkowo dużej grubości powłoki (np. przekraczającej 80 mikrometrów) zaleca się lekkie zeszlifowanie powierzchni testowej próbki do warstwy podłoża przed wykonaniem badania twardości, aby uzyskać najdokładniejszą i wiarygodną wartość twardości podłoża.