Rockwell Hardness Test
เป็นวิธีวัดความแข็งของโลหะที่นิยมใช้มากที่สุด โดยจะวัดความแข็งจากความลึกระยะกดที่ถูกหัวกดกดด้วยแรงคงที่ ซึ่งจะแตกต่างจากแบบ Brinell และ Vicker ที่วัดจากแรงกดต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ดังนั้นวิธีนี้จึงมีการวัดด้วยกันหลายสเกล เพื่อให้สามารถเลือกใช้วัดความแข็งได้เหมาะสมที่สุด แรงที่ใช้กดมี 2 ส่วน คือ minor load และ major load
Minor load เป็นแรงที่ยึดหัวกดลูกบอลเหล็กชุบแข็ง หรือหัวกดเพชรไว้บนผิวโลหะที่จะวัดความแข็ง
Major load เป็นแรงที่มากกว่า minor load และกดลงภายหลังจากให้ minor load กับชิ้นงาน
สำหรับมาตรฐานความแข็งแบบ Rockwell มีอยู่ 15 สเกล (ไม่รวม superficial hardness scale) ดังแสดงในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 : การวัดความแข็งแบบ Rockwell สเกลต่างๆ
สเกล
|
ประเภทหัวกด
|
Major laod, kgf
|
การใช้งานทั่วไป
|
A
| หัวกดเพชร (two scales-carbide and steel) |
60
| ซีเมนต์คาร์ไบด์, เหล็กกล้าที่มีขนาดบาง และเหล็กกล้าชุบแข็งผิวไม่ลึก (shallow case-hardening steel) |
B
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/16 นิ้ว (1.588 มม.) |
100
| โลหะผสมของทองแดง (Copper alloys), เหล็กกล้าที่ไม่แข็งมาก (soft steels), โลหะผสมของอะลูมิเนียม (aluminum alloys) และเหล็กหล่ออบเหนียว (malleable iron) |
C
| หัวกดเพชร |
150
| เหล็กกล้า, เหล็กหล่อที่มีความแข็งสูง (hard cast irons), เหล็กหล่ออบเหนียวชนิดเพอร์ริติก, ไทเทเนียม, เหล็กกล้าชุบแข็งที่ผิวลึก และวัสดุอื่นๆ ที่มีความแข็งมากกว่า 100 HRB |
D
| หัวกดเพชร |
100
| เหล็กกล้าที่มีขนาดบาง และเหล็กกล้าชุบแข็งที่ผิว และเหล็กหล่ออบเหนียวชนิดเพอร์ริติก |
E
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/8 นิ้ว (3.175มม.) |
100
| เหล็กหล่อ, โลหะผสมของอะลูมิเนียม โลหะผสมของแมกนีเซียม และโลหะสำหรับผลิตแบริ่ง |
F
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/16 นิ้ว (1.588 มม.) |
60
| โลหะผสมของทองแดงที่ผ่านการอบอ่อน และโลหะแผ่นบางที่ไม่แข็ง |
G
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/16 นิ้ว (1.588 มม.) |
150
| บรอนซ์ผสมฟอสฟอรัส (Phosphor bronze), โลหะผสมทองแดง-เบอริเลียม (beryllium copper), เหล็กหล่ออบเหนียว. โดยความแข็งสูงสุดที่วัดได้จะต้องไม่เกิน 92 HRG เพื่อป้องกันหัวกดเสียหาย |
H
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/8 นิ้ว (3.175 มม.) |
60
| อะลูมิเนียม, สังกะสี และตะกั่ว |
K
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/8 นิ้ว (3.175 มม.) |
150
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
L
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/4 นิ้ว (6.350 มม.) |
60
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
M
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/4 นิ้ว (6.350 มม.) |
100
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
P
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/4 นิ้ว (6.350 มม.) |
150
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
R
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/2 นิ้ว (12.70 มม.) |
60
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
S
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/2 นิ้ว (12.70 มม.) |
100
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
V
| ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็ง 1/2 นิ้ว (12.70 มม.) |
150
| โลหะสำหรับผลิตแบริ่ง และวัสดุอื่นๆ ที่บางและนิ่ม โดยเลือกใช้ลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งขนาดเล็กและใช้แรงกดสูงเพื่อป้องกันผลของ anvil effect |
ค่าความแข็งจะแสดงเป็น 2 ส่วน คือ ตัวเลขค่าความแข็งที่วัดได้ และสัญลักษณ์ของสเกลที่ใช้วัด (แสดงถึงลักษณะหัวกดที่ใช้วัด ค่า และmajor load) ตัวอย่าง เช่น 64.0 HRC หมายความค่า ตัวเลขความแข็งที่อ่านได้เท่ากับ 64.0 ด้วยการวัดแบบ Rockwell สเกล C ที่ใช้หัดกดเพชร และมีค่า major load เท่ากับ 100 kgf
ส่วนใหญ่การทดสอบเหล็กกล้า และวัสดุอื่นๆ จะใช้เป็น Rockwell สเกล C และ B อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่ได้มีการกำหนดสเกลที่ชัดเจน ดังนั้นจึงควรพิจารณาถึงปัจจัยอื่นๆ ด้วย เพื่อให้เลือกใช้สเกลได้เหมาะสมที่สุด ซึ่งปัจจัยต่างๆ ที่ต้องคำนึงถึง ได้แก่
? ชนิดของวัสดุ โดยทั่วไปผลการทดสอบที่ดีที่สุด ได้จากการใช้แรงกดสูงที่สุดเท่าที่ชิ้นงานทดสอบจะสามารถรับได้ และจากตารางที่ 1 จะบอกได้ว่าวัสดุที่ทดสอบควรใช้สเกลแบบไหน เช่น วัสดุแข็ง เช่น เหล็กกล้า หรือทังสเตนคาร์ไบด์ จะต้องใช้สเกล A, C, D เท่านั้น
? ความหนาของชิ้นงานทดสอบ ควรมากกว่าความลึกของรอยกดอย่างน้อย 10 เท่า เพื่อให้ได้ค่าความแข็งที่ถูกต้อง ซึ่งการวัดความลึกรอยกด แบ่งได้เป็น 2 ส่วน ดังนี้
- ความลึกรอยกด = (100 - ค่าความแข็งที่วัดได้) x 0.002 สำหรับหัวกดเพชร
- ความลึกรอยกด = (130 - ค่าความแข็งที่วัดได้) x 0.002 สำหรับหัวกดบอล
นอกจากนี้ภายหลังการทดสอบจะต้องไม่มีรอยนูนเกิดขึ้นทางด้านหลังของชิ้นงานทดสอบด้วย
? รูปร่างของชิ้นงานทดสอบ และตำแหน่งในการวัด
- ชิ้นงานรูปทรงยาว จะต้องติดตั้งแท่นรองรับเพื่อให้มั่นใจได้ว่า ผิวทดสอบที่ทำการวัดความแข็งตั้งฉากกับแนวกดของหัวกด
- ชิ้นงานทรงกระบอก การวัดค่าความแข็งให้ถูกต้องจะต้องใช้ค่า correction factor ช่วยปรับค่าความแข็งที่อ่านได้ เนื่องจากในการวัดความแข็งของผิวนูน (convex) หักกดจะกดลงไปลึกมากกว่าปกติ ดังนั้นค่าที่อ่านได้จะน้อยกว่าความเป็นจริง ดังนั้นค่า correction factor (ตารางที่ 2) จะถูกบวกเข้าไปเมื่อวัดความแข็งกับผิวชิ้นงานทรงกระบอก นอกจากนี้ในการวัดความแข็งชิ้นงานทรงกระบอกจะต้องใช้แท่นตัววี (V anvil) เพื่อช่วยรองรับชิ้นงานทดสอบให้อยู่นิ่งกับที่
ตารางที่ 2 : ค่า Correction factors สำหรับการวัดความแข็งชิ้นงานทรงกระบอก
|
Correction factors สำหรับชิ้นงานทดสอบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ
|
ค่าความแข็งที่อ่านได้
|
6.350 มม.
(0.250 นิ้ว)
|
9.525 มม.
(0.375 นิ้ว)
|
12.700 มม.
(0.500 นิ้ว)
|
15.875 มม.
(0.625 นิ้ว)
|
19.050 มม.
(0.750 นิ้ว)
|
22.225 มม.
(0.875 นิ้ว)
|
25.400 มม.
(1.000 นิ้ว)
|
| การทดสอบความแข็ง ด้วยลูกบอล 1/16 นิ้ว (1.588 มม.) (Rockwell สเกล B, F และ G) |
0
|
*
|
*
|
*
|
*
|
4.5
|
3.5
|
3.0
|
10
|
*
|
*
|
*
|
5.0
|
4.0
|
3.5
|
3.0
|
20
|
*
|
*
|
*
|
4.5
|
4.0
|
3.5
|
3.0
|
30
|
*
|
*
|
5.0
|
4.5
|
3.5
|
3.0
|
2.5
|
40
|
*
|
*
|
4.5
|
4.0
|
3.0
|
2.5
|
2.5
|
50
|
*
|
*
|
4.0
|
3.5
|
3.0
|
2.5
|
2.0
|
60
|
*
|
5.0
|
3.5
|
3.0
|
2.5
|
2.0
|
2.0
|
70
|
*
|
4.0
|
3.0
|
2.5
|
2.0
|
2.0
|
1.5
|
80
|
5.0
|
3.5
|
2.5
|
2.0
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
90
|
4.0
|
3.0
|
2.0
|
1.5
|
1.5
|
1.5
|
1.0
|
100
|
3.5
|
2.5
|
1.5
|
1.5
|
1.0
|
1.0
|
0.5
|
| การทดสอบความแข็ง ด้วยหัวกดเพชร (Rockwell สเกล C, D และ A) |
20
|
*
|
*
|
*
|
2.5
|
2.0
|
1.5
|
1.5
|
30
|
*
|
*
|
2.5
|
2.0
|
1.5
|
1.5
|
1.0
|
40
|
*
|
2.5
|
2.0
|
1.5
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
50
|
2.5
|
2.0
|
1.5
|
1.0
|
1.0
|
0.5
|
0.5
|
60
|
1.5
|
1.0
|
1.0
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
70
|
1.0
|
1.0
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
-
|
-
|
80
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
หมายเหตุ : * เป็น correction factor ที่เกิน 5.0 (สำหรับ Rockwell สเกล B, F และ G) และ 3.0 (สำหรับ Rockwell สเกล C, D และ A) ซึ่งไม่เป็นที่ยอมรับ จึงไม่รวมอยู่ในตาราง
- การวัดความแข็งผิวด้านใน (เช่น ด้านในของวงแหวน) ส่วนใหญ่จะใช้หัวกดแบบ gooseneck adapter
- ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของรอยกด กับขอบของชิ้นงานทดสอบควรมากกว่า 2.5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกด และไม่ควรวัดความแข็งในบริเวณที่ใกล้กับตำแหน่งเดิม โดยควรเว้นระยะห่างไว้ไม่น้อยกว่า 4 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกด
