(hardness testing)pirun.ku.ac.th/~fengpppa/02206381/hardness.pdf1.2.1...

สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ-โลจสตกส

คณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

1 บทปฏบตการท 1 - 2

เอกสารปฏบตการประกอบรายวชา

02206381 ปฏบตการวศวกรรมอตสาหการ I

การทดสอบความแขง

(Hardness Testing)

สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ

คณะวศวกรรมศาสตรกาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร




สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ

คณะวศวกรรมศาสตรกาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

รายวชา 02206381 ปฏบตการวศวกรรมอตสาหการ I

ปฏบตการทดลองท 1-2 การทดสอบความแขง

(Hardness Testing)

วตถประสงค

1. เพอศกษาหลกการทดสอบความแขงของโลหะเมอไดรบแรงกดจากหวกดทมมาตรฐานทแตกตาง

กน เชน Rockwell, Brinell และ Vicker เปนตน

2. เพอเปรยบเทยบเทยบคาความแขงของโลหะทผานกรรมวธทางความรอนทแตกตางกน

3. เพอสามารถบอกปจจยทมผลตอความแขงของโลหะได

4. เพอใหสามารถนาคาความแขงทไดนามาวเคราะห รวมถงทงสรปผลทไดจากการทดลองมา

เลอกใชวสดสาหรบประเภทงานตางๆทางวศวกรรมไดอยางเหมาะสม




1. ทฤษฎทเกยวของ

1.1. ความหมายและประโยชนของความแขง

ความแขง หมายถง ความสามารถของวสดในการตานการเปลยนแปลง รปราง จากการถก

กระทาโดยวสดอนทมความแขงกวา โดยวธการกด, การกระแทก หรอขดขวน หมายเหต การกระทาดงกลาว

ไมรวมถงการกระทาโดยวธทางความรอน, ความเยน, เคม, ทางไฟฟา ฯลฯ

จากททราบมาแลววาการทดสอบความแขงนนมหลายวธแตละวธนนมจดประสงคของการ

ทดสอบทแตกตางกนดงนนความหมายคาจากดความของความแขงจงใหไวหลายอยางดงน

1) ความตานทานตอการตดหรอเจาะ (Resistance to cutting or drillting)

2) ความตานทานตอการเสยดส (Resistance to abasior)

3) ความตานทานตอการขดขวน (Resistance to scratching)

4) การสะสมพลงงานภายใตแรงกระแทก (Energy absorbtion under impactloads)

5) ความตานทานตอการกดทาใหเกดรอยบมถาวร (Resistance to permamentindentation)

สาหรบการทดสอบความแขงนน ถกนาไปใชหลายๆสาขา และนยมทดสอบกบวสดทเปน

โลหะมากกวาวสดอนเพราะผลของการทดสอบความแขงนนมประโยชน ดงน

1) ใชความแขงเปนมาตรฐานในการแบงเกรดของวสดทมความคลายคลงกนซงบางครงการใช

วสดตองกาหนดความแขงไวเปนคาเฉพาะดวยและคาของความแขงนนไมสามารถนาไปใชในการออกแบบ

คานวณ หรอวเคราะหโดยตรงเหมอนคาความแขงดงสงสดของวสด

2) ใชความแขงเปนมาตรฐานในกรดตรวจสอบ หรอควบคมวสดและชนงานทผาน

ขบวนการผลต เชน การอบชบการทาผวแขง การเปลยนสวนผสม

3) ใชความแขงเปนการกาหนดคาแรงดงสงสดโดยประมาณไดอยางรวดเรวเพราะคาความ

แขงแบบบรเนลล มความสมพนธกบคาแรงดงสงสดของวสดดงน

U.T.S = 0.35 HB (เหลกกลารด)

U.T.S = 0.21 HB (เหลกกลา)

U.T.S = 0.22 HB (เหลกกลาผสมคารบอนปานกลาง

U.T.S = 0.23 HB (เหลกกลาผสมคารบอนตา)

U.T.S = HB/4 - 1 HB (โลหะ duralumin)

U.T.S = คาความแขงแรงดงสงสด

HB = คาความแขงแบบบรเนลล




1.2 วธการทดสอบความแขง

1.2.1 ความสามารถในการนาไปตกแตงดวยเครองจกร

เปนการทดสอบความแขง โดยการพจารณาจากความยากงายของการนาไปตด หรอเจาะดวย

เครองจกรซงเปนวธทตองอาศยประสบการณของผปฎบตและเครองจกรแลวสรปวาวสดใดแขงหรอออนกวา

กนเทาไรแตไมสามารถระบคาความแขงเปนตวเลขได จงไมเปนวธททดสอบความแขงทมาตรฐานการทดสอบ

1.2.2 การทดสอบโดยการเสยดส

เปนการทดสอบโดยการเสยดส ซงเปนการทดสอบความแขงโดยการพจารณาจากการสกหรอ

ของผววสดเมอใชงานทตองเสยดสกนถาวสดใดออนกวากนกจะถกเสยดส ทาใหเกดการสกหรอมากกวาการ

ทดสอบโดยการเสยดสน อาจใชตะไบทดสอบ (File test) ได คอการตะไบผวงานทดสอบ ถาผวงานนนแขงก

จะตะไบไดลกนอยกวา ผวงานสกหรอนอย แตถาผวงานออนกจะตะไบไดลกกวาผวงานสกหรอมาก ซงจะ

สงเกตเหนวาเปนวธทดสอบทงายสะดวกรวดเรวแตไมสามารถระบคาความแขงของผวงานทดสอบไดและผล

การทดสอบกไมแนนอนซงตองขนอยกบประสบการณของผทดสอบดวย การทดโดยการเสยดสนสามารถระบ

ไดเพยงวาวสดใดแขงหรอออนกวากนเทานนจงไมเปนวธการทดสอบความแขงทมาตรฐานเชนเดยวกน

ซงมหลกการเดยวกบ Moh’s hardness scale แตแทนทจะใชแรเปนตวแทนในการจด

อนดบตางๆ ซงไดจดทาเปนตะไบขนใหมความแขงทอนดบตางๆ ขนมาแทน ขอดของการใช File testing อก

ขอหนงคอสามารถจดทาตะใบทความแขงใดๆ กไดในหนวยความแขงอนๆ ทนยมใชกน เชน ชดตะไบทจดทา

ขนน ดงรปท 1

รปท 1 ชดตะไบ

ทมา : สถาบนมาตรวดวทยา, 2554

ถกทาไว 6 อนดบความแขงท 65, 60, 55, 50, 45 และ 40 HRC เปนตน

1.2.3 การทดสอบโดยการขดขวน

การวดความแขงแบบ Moh น เปนการเรยงลาดบ และบอกถงลาดบของความแขง ตาม

ความสามารถในการตานแรงขดขดของแร โดยเปรยบเทยบกบความแขงของแรทถกจดทาไวเปนความแขง

อางอง การวดแบบนถกคดคนโดยนกแรชาวเยอรมน Friedrich Moh ในป 1812 โดยจดกลมความแขง




มาตรฐานอางองของแรไว 10 ชนด ทาใหหนวยวดความแขงแบบนม 10 อนดบความแขงดวยกน คอ 1 ถง 10

เรยงจากแขงนอยไปแขงมากกวา

วธการทดสอบความแขงนไดรบความสนใจ และนยมใชของนกธรณวทยาในงานทดสอบความ

แขง ของหนแรการทดสอบในการขดขวนเปนวธการทดสอบทสะดวกรวดเรวเพราะอาศยหลกการทวาวสดท

แขงกวาจะสามารถขดขวนเปนรอยบนผววสดทออนกวาได แตวสดทออนกวาจะไมสามารถขดขวนเปนรอยบน

ผววสดทแขงกวาไดจากหลกการนเองททาใหมสเกลความแขงของหนแรทนยมใชของนกธรณวทยาเรยกวา"

สเกลความแขงของโมห" (Moh’s scale of hardness)ซงจะไดคาความแขงของหนแรเปนตวเลขลาดบจาก

แขงนอยไปยงแขงมากทสดแสดงดงตารางท 2

ตารางท 2 สเกลความแขงของโมห Mohs'scale Extention of Mohs'scale* Metal equivalent

Reference mineral Reference mineral 1. Talc

2. Gypsum

3. Calcite

4. Fluorite

5. Apatitc

6. Feldspar(Orthoclase)

7. Quartz

8. Topaz

9. Sapphire or corundum

10. Diamond

1. Talc

2. Gypsum

3. Calcite

4. Fluorite

5. Apatitc

6. Orthoclase

7. Vitreous pure silica

8. Quartz

9. Topaz

10. Garnet

11. Fused zirconia

12. Fusedalumina

13. Silicon carbide

14. Borron carbide

15. Diamond

Stellite

Tantalum carbide

Tungsten carbide

จากตารางท 2 จะสงเกตเหนวามอย 2 สเกล คอ ทางดานซายจะเปนสเกลความแขงโมหท

จดลาดบความแขงไว10 หมายเลข และเพชรแขงทสด เปนหมายเลข 10 สวนทางดานขวาจะเปนสเกลความ

แขงของโมหทขยายโดยจดลาดบความแขงไว 15 หมายเลขเพชรแขงทสดเปนหมายเลข 15 สาหรบการ

ทดสอบโดยการขดขวนน ทาไดโดยนาหนแรหรอวสดทตองการทราบคาตามสเกลความแขงของโมหนนมาขด

ขวนดวยหนแรจากหมายเลขทมคาความแขงนอยมาก เชน การทดสอบคาความแขงของแกวผลปรากฎวา แกว

จะถกขดขวนเปนดวย Feldspar (หมายเลข 6) แต Apatite (หมายเลข 5) จะไมสามารขดขวนแกวเปนรอยได

ดงนนแกวจะมคาความแขงเปน 5.5 ตามสเกลความแขงของโมห จากการทดสอบความแขงวธนจะสงเกตเหน

วาเหมอนกบการจดลาดบของความแขง และใหผลการทดสอบทไมแนนอนดงนนจงไมนยมใชในงานวศวกรรม




1) Scratch hardness test or Turner’s Sclerometer hardness test

Sclerometer ถกคดคนโดย Turner ในป ค.ศ.1896 โดยใชหลกการทวสดทถกวดความ

แขง จะถกขดขวนดวยหวเพชรบนพนผวทเรยบ คาความแขงจะถกจดแบบเรยบลาดบตามนาหนกของหวกดใน

หนวยกรม และเปนนาหนกทถกเพมจนกระทงทาใหเกดรอยขดขวนบนวสดทถกทดสอบ ซงจะตองสงเกตได

โดยตาเปลา

Sclerometer ถกพฒนาเพอแกไขจดออนของ Moh’s hardness scale ในเรองของ

ความไมละเอยดของอนดบความแขง ซงมเพยง 10 อนดบ ถงแมปจจบนจะถกพฒนาใหมอนดบเพมเตมแลวก

ตาม

Sclerometer เปนเครองมอวดความแขงของแร โดยเฉพาะจะเหนไดจากหนวยวดความ

แขงของ Moh’s hardness scale ถกเปรยบเทยบกบคาความแขงโดย sclerometer เชน เพชร มความแขง

อนดบ 10 ตาม scale ของ Moh แตมความแขงเปน 1500 ตามหนวยของ Sclerometer

รปท 2


2) Scratch testing for material

มความคลายคลงกบ sclerometer มาก เพยงแตคาความแขงจะถกวดแบบเรยงลาพบ

ตามแรงเสยดทาน (Friction force) ทหวกดซงทาจากเพชรใชขดขด นยมใชวดความแขงของ ceramic งาน

coating ทความลกไมเกน 20 um ในปจจบนนมมาตรฐานของ scratch testing for material อยมากมาย

เชน ASTM, G171, ASTM C1624, ISO 20502 และ ISO 1518 เปนตน

รปท 3





1.2.4 การทดสอบโดยการใชลกตมกระทบผววสดแลวสะทอนกลบ

เปนวธการทดสอบความแขงโดยการปลอยลกตมใหกระทบวสดชนทดสอบแลวพจารณาคา

ความสงของการสะทอนกลบของลกตมภายหลงกระทบซงจะสงเกตเหนวาเปนวธทดทใชแรงเคลอนทของผว

วสด ดงนนบางครงจงเรยกวธการทดสอบความแขงแบบนวา Dynamic hardness test และเปนวธทนยม

ใชทดสอบความแขงของโลหะทอณหภมสงเพราะลกตมจะไมไดรบผลกระทบของความรอน เนองจาก

ระยะเวลาทตกกระทบและผวสมผสชนทดสอบนนนอยมากหลงจากการทดสอบดงกลาวนเองทนาไปสราง

อปกรณทดสอบความแขงทนยมใชเรยกวา Shore sclerocope เหตนเองจงเรยกการทดสอบนวาการ

ทดสอบความแขงดวย Shore scleroscope ซงจะไดกลาวรายระเอยดตอไป

1.2.5 การทดสอบโดยการกดใหเกดรอยบม

เปนวธการทดสอบความแขงทนยมใชมากในงานวศวกรรมเพราะเปนวธการทดสอบมาตรฐาน

ใหผลการทดสอบทถกตองแนนอนและสามารถระบคาความแขงไดเนองจากใชเครองทดสอบทเปนมาตรฐาน

ทดสอบสาหรบหลกการของการทดสอบความแขงโดยใชวธ คอกดบนผววสดชนทดสอบทาใหเกดรอยบมถาวร

(permanent indentation) แลววดขนานความโตหรอความลกของรอยบม ถาทดสอบกบวสดออนกจะทาให

เกดรอยบมขนานใหญ หรอลกมาก แตถาทดสอบกบวสดแขงกจะทาใหเกดรอยบมขนานเลกหรอลกนอย จาก

หลกการดงกลาว ไดถกนาไปสรางเครองทดสอบความมาตรฐานและวธการทดสอบทเปนมาตรฐานดงน




1) เครองทดสอบความแขงบรเนลล

ลกษณะเครองทดสอบแบบน สวนมากจะกดดวยระบบ ไฮโดรลค แลวปมอดดวยมอโยก

มลกษณะดงรปท 4

รปท 4 เครองทดสอบความแขงบรเนลล

ทมา : www.testinginstrument.com

แตลกษณะเครองทดสอบความแขงบรเนลล ทมอยดวยกนหลายแบบนน อาจตางกนอยบางดงนคอ

− สวนทเปนแรงกดทดสอบ อาจเปนระบบไฮโดรลค หรอระบบสกร หรอเฟองสงกาลงและ

ระบบคานรบนาหนก

− วธการทางานเปนระบบมอปมหรอมอเตอรปม

− วธวดแรงกดทดสอบ จะเปนลกสบกบนาหนก เกจวดความดน หรอ คานกบนาหนก

− ขนาดความโตของเครองทดสอบ

การวดความแขงแบบบรเนลล (Brinell hardness test) ใชหลกการออกแรงกดผานหวกดรปทรง

กลม (Ball Indenter) ดวยแรงทกาหนดไว ผลการวดความแขงแบบบรเนลลไดจากผลหารของแรงกดในหนวย

กโลกรม (kgf) ดวยพนทผวทถกกดดวย Ball Indenter ในหนวยของตารางมลลเมตร (mm.2) ซงถกวด

ทางออมโดยคานวณจากเสนผานศนยกลางของหลมทถกกดหลงถอนแรงกดออกแลว ใชสญลกษณ HBN หรอ

HB หวกดทใชจะเปนเหลกกลาชบแขงทรงกลมขนาดเสนผาศนยกลาง 10 มม. และมความแขง 850 HV10-

1500 HV10 จะสามารถวดความแขงของโลหะทมความแขงไมเกน 300-650 HB แรงทใชสามารถเลอกไดจาก

500, 1500 และ 3000 kgf




รปท 5 (a) รอยกด (Impression) จากหวบอล (b) การวดคาเฉลยของเสนผานศนยกลางของรอยกด

ในการวดคาความแขงหวบอลจะถกกดลงบนผวชนงานเปนเวลาประมาณ 30 วนาท หลงจากนา

นาหนกกดออกแลวจะทาใหการวดขนาดเสนผานศนยกลางของรอยกด Impression จานวน 2 คาโดยใชกลอง

ทมกาลงขยายตา คาเฉลยของเสนผานศนยกลางทไดจะถกนามาคานวณคาความแขง จากคานาหนกกดหาร

ดวยพนทผวของรอยกดทเกดขนจากสมการ

( )( )22

/ 2

Bhn

D D dD

P

π=

− − มหนวยเปน kg/mm2

เมอ P = นาหนกทใชกดในหนวยกโลกรม

D = ขนาดเสนผานศนยกลางของหวกดทรงกลม (Indenter) ในหนวยมลลเมตร

d = ขนาดเสนผานศนยกลางของรอยกดบนผวชนทดสอบในหนวยมลเมตร

t = ขนาดระยะลกของรอยกดจากผวหนาลงไปในหนวยมลเมตร

2) เครองทดสอบความแขงวกเกอร

ลกษณะของเครองทดสอบแบบน จะเปนระบบคานกบนาหนก ซงเปนแรงกดทดสอบ

และมกลไกตอออกมา ใหใชเทากดเวลากดทดสอบความแขง เพอทาใหเกดรอยบมถาวร เครองทดสอบความ

แขงวกเกอร แสดงดงรปท 6




รปท 6 เครองทดสอบความแขงวกเกอร

ทมา : www.tpa.or.th

การทดสอบความแขงแบบวกเกอร (Vickers hardness test) มชวงการวดทกวางทสด

ครอบคลมความตองการในการวดความแขงทงหมดและสามารถประยกตใชงานไดกบวสดเกอบทกชนดไดดวย

scale เดยว ขอดทเหนอกวาการวดแบบ Brinell hardness อกประการหนง คอ ผลการวดคาความแขงคงท

ไมเปลยนไปตามแรงกด ซง Brinell hardness จะใหผลการวดความแขงเปลยนไปตามอตราสวนแรงกบเสน

ผานศนยกลางหวกด (force-diameter ratio) Vickers hardness test มหลกการคลายคลงกบ Brinell

hardness test กลาวคอ เปนการวดคาความแขงโดยออกแรงกดไปยงชนงานผานหวกดซงทาจากเพชรม

ลกษณะเปนปรามดฐานสเหลยม มมยอด 136 องศา (เปนมมทมองศาใกลเคยงกบหวกดลกษณะกลมมากทสด)

เปนเวลา 10-15 วนาท คาความแขงจะคานวณจากแรงกดทกระทาตอหนงหนวยพนทผวเชนเดยวกบการ

ทดสอบแบบ Brinell แตวธนหวกดเปนเพชรซงมความแขงสงมากๆ ดงนนในการใชงานจงสามารถวดคา

ความแขงไดตงแตโลหะทนมมาก (HV ประมาณ 5) จนถงโลหะทแขงมากๆ (VHN ประมาณ 1500) โดยไมตอง

เปลยนหวกด จะเปลยนกเฉพาะแรงกดเทานน โดยมตงแต 1 - 120 kgf ขนอยกบความแขงของโลหะท

ทดสอบ ซงทาใหวธนมขอไดเปรยบกวา Brinell คอ ไมตองคานงถงอตราสวน P/D2 และขอจากดในดาน

ความหนาของชนงานทดสองเนองจากหวกดเพชรมขนาดเลกมาก คาความแขงแบบวกเกอรหาไดจาก

2 2

2 sin(136 / 2) 1.8544P PHV

d d= =

มหนวยเปน kg/mm2

เมอ P = นาหนกทใชกดในหนวยกโลกรม

d = ขนาดเสนทแยงมมของรอยกดรปทรงสเหลยมจตรสในหนวยมลลเมตร




โดย 1 2

2

d dd

+=

รปท 7 ลกษณะรอยกดจากหวเพชรของการทดสอบความแขงแบบวกเกอร และ

การหาขนาดของเสนทแยงมมเฉลยจากเสนทแยงมมในสองแนวซงทามมกน 90o

3) เครองทดสอบความแขงรอคเวลล

Rockwell hardness test ถกประดษฐคดคนขนโดย Stanly P.Rockwell นกโลหะ

วทยาชาวอเมรกนในป ค.ศ. 1919 เมอเทยบกบการวดความแขงแบบกดวธอนๆ แลว Rockwell Hardness

test เปนการวดความแขงทรวดเรวมความถกตอง (Accuracy) สง ตองการการเตรยมชนงานทดสอบนอย

และขนอยกบผปฏบตการวดตา โดยหลกการแลวผประดษฐตองการเรยงลาดบความแขงจากระยะไมคนตว

ของชนงาน หลงถกกดดวยแรงกดผานหวกดทถกกาหนดไว โดยมเงอนไขวา วสดทใหระยะไมคนตวหลงถกกด

มากมความแขงในหนวย Rockwell นอย และวสดใดทใหระยะไมคนตวนอยกจะถอวามความแขงมากเปน

อตราสวนเชงเสนไป

รปท 8 เครองทดสอบความแขงรอคเวลล





การวดคาความแขงแบบรอกเวลลจะวดจากความลกระยะกดทถกหวกดกดดวยแรงคงท ซง

จะแตกตางจากแบบ Brinell และ Vicker ทวดจากแรงกดตอหนงหนวยพนท ดงนนวธนจงมการวดดวยกน

หลายสเกล เพอใหสามารถเลอกใชวดความแขงไดเหมาะสมทสด

ในการปฏบตการทางวสดศาสตรนเราจะใชการวดความแขงแบบ Rockwell หวกดทใชมอย

2 แบบ คอ

1. Diamond Cone 120° (เพชรทรงกรวย) ใชกบโลหะแขง

2. Steel Ball (เหลกกลาทรงกลม) ขนาดเสนผาศนยกลาง 1/16, 1/8, 1/4 หรอ 1/2 นว

ใชกบโลหะทวไป

แรงทใชกดม 2 สวน คอ minor load และ major load คอ

1. Minor load เปนแรงทยดหวกดลกบอลเหลกชบแขง หรอหวกดเพชรไวบนผวโลหะทจะ

วดความแขง

2. Major load เปนแรงทมากกวา minor load และกดลงภายหลงจากให minor load

กบชนงาน

สาหรบมาตรฐานความแขงแบบ Rockwell มอย 15 สเกล (ไมรวม superficial hardness

scale) ดงแสดงในตารางท 3

ตารางท 3 การวดความแขงแบบ Rockwell สเกลตางๆ

สเกล ประเภทหวกด Major

laod, kgf การใชงานทวไป

A หวกดเพชร (two scales-carbide and steel) 60 ซเมนตคารไบด, เหลกกลาทมขนาดบาง และเหลกกลาชบแขงผวไมลก

(shallow case-hardening steel)

B ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/16 นว (1.588 มม.) 100 โลหะผสมของทองแดง (Copper alloys), เหลกกลาทไมแขงมาก (soft

steels), โลหะผสมของอะลมเนยม (aluminum alloys) และเหลกหลออบ

เหนยว (malleable iron)

C หวกดเพชร 150 เหลกกลา, เหลกหลอทมความแขงสง (hard cast irons), เหลกหลออบเหนยว

ชนดเพอรรตก, ไทเทเนยม, เหลกกลาชบแขงทผวลก และวสดอนๆ ทมความ

แขงมากกวา 100 HRB

D หวกดเพชร 100 เหลกกลาทมขนาดบาง และเหลกกลาชบแขงทผว และเหลกหลออบเหนยว

ชนดเพอรรตก

E ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/8 นว (3.175มม.) 100 เหลกหลอ, โลหะผสมของอะลมเนยม โลหะผสมของแมกนเซยม และโลหะ

สาหรบผลตแบรง

F ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/16 นว (1.588 มม.) 60 โลหะผสมของทองแดงทผานการอบออน และโลหะแผนบางทไมแขง

G ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/16 นว (1.588 มม.) 150 บรอนซผสมฟอสฟอรส (Phosphor bronze), โลหะผสมทองแดง-เบอรเลยม

(beryllium copper), เหลกหลออบเหนยว. โดยความแขงสงสดทวดไดจะตอง

ไมเกน 92 HRG เพอปองกนหวกดเสยหาย

H ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/8 นว (3.175 มม.) 60 อะลมเนยม, สงกะส และตะกว




ตารางท 3 (ตอ) การวดความแขงแบบ Rockwell สเกลตางๆ

สเกล ประเภทหวกด Major

laod, kgf การใชงานทวไป

K ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/8 นว (3.175 มม.) 150 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล

เหลกกลาชบแขงขนาดเลกและใชแรงกดสงเพอปองกนผลของ anvil effect

L ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/4 นว (6.350 มม.) 60 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล


M ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/4 นว (6.350 มม.) 100 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล


P ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/4 นว (6.350 มม.) 150 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล


R ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/2 นว (12.70 มม.) 60 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล


S ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/2 นว (12.70 มม.) 100 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล


V ลกบอลเหลกกลาชบแขง 1/2 นว (12.70 มม.) 150 โลหะสาหรบผลตแบรง และวสดอนๆ ทบางและนม โดยเลอกใชลกบอล





คาความแขงจะแสดงเปน 2 สวน คอ ตวเลขคาความแขงทวดได และสญลกษณของสเกลทใช

วด (แสดงถงลกษณะหวกดทใชวดคา และ major load) ตวอยาง เชน 64.0 HRC หมายความคา ตวเลขความ

แขงทอานไดเทากบ 64.0 ดวยการวดแบบ Rockwell สเกล C ทใชหวกดเพชร และมคา major load เทากบ

100 kgf

สวนใหญการทดสอบเหลกกลา และวสดอนๆ จะใชเปน Rockwell สเกล C และ B อยางไรก

ตาม เนองจากไมไดมการกาหนดสเกลทชดเจน ดงนนจงควรพจารณาถงปจจยอนๆ ดวย เพอใหเลอกใชสเกล

ไดเหมาะสมทสด ซงปจจยตางๆ ทตองคานงถง ไดแก

1. ชนดของวสด โดยทวไปผลการทดสอบทดทสด ไดจากการใชแรงกดสงทสดเทาทชนงาน

ทดสอบจะสามารถรบได และจากตารางท 1 จะบอกไดวาวสดททดสอบควรใชสเกลแบบ

ไหน เชน วสดแขง เชน เหลกกลา หรอทงสเตนคารไบด จะตองใชสเกล A, C, D เทานน

2. ความหนาของชนงานทดสอบ ควรมากกวาความลกของรอยกดอยางนอย 10 เทา เพอให

ไดคาความแขงทถกตอง ซงการวดความลกรอยกด แบงไดเปน 2 สวน ดงน

2.1 ความลกรอยกด = (100 - คาความแขงทวดได) x 0.002 สาหรบหวกดเพชร

2.2 ความลกรอยกด = (130 - คาความแขงทวดได) x 0.002 สาหรบหวกดบอล

2.3 นอกจากนภายหลงการทดสอบจะตองไมมรอยนนเกดขนทางดานหลงของชนงาน

ทดสอบดวย

3. รปรางของชนงานทดสอบ และตาแหนงในการวด

3.1 ชนงานรปทรงยาว จะตองตดตงแทนรองรบเพอใหมนใจไดวา ผวทดสอบททาการวด

ความแขงตงฉากกบแนวกดของหวกด

3.2 ชนงานทรงกระบอก การวดคาความแขงใหถกตองจะตองใชคา correction factor

ชวยปรบคาความแขงทอานได เนองจากในการวดความแขงของผวนน (convex) หก

กดจะกดลงไปลกมากกวาปกต ดงนนคาทอานไดจะนอยกวาความเปนจรง ดงนนคา

correction factor (ตารางท 4) จะถกบวกเขาไปเมอวดความแขงกบผวชนงาน

ทรงกระบอก นอกจากนในการวดความแขงชนงานทรงกระบอกจะตองใชแทนตวว (V

anvil) เพอชวยรองรบชนงานทดสอบใหอยนงกบท




ตารางท 4 คา Correction factors สาหรบการวดความแขงชนงานทรงกระบอก

คาความแขงท

อานได

Correction factors สาหรบชนงานทดสอบทมเสนผานศนยกลางเทากบ

6.350 มม.

(0.250 นว)

9.525 มม.

(0.375 นว)

12.700 มม.

(0.500 นว)

15.875 มม.

(0.625 นว)

19.050 มม.

(0.750 นว)

22.225 มม.

(0.875 นว)

25.400 มม.

(1.000 นว)

การทดสอบความแขง ดวยลกบอล 1/16 นว (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

การทดสอบความแขง ดวยหวกดเพชร (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 - - - -

หมายเหต : * เปน correction factor ทเกน 5.0 (สาหรบ Rockwell สเกล B, F และ G) และ 3.0

(สาหรบ Rockwell สเกล C, D และ A) ซงไมเปนทยอมรบ จงไมรวมอยในตาราง

4) การทดสอบความแขงแบบไมโครวคเกอรส (Micro-Vickers Hardness Testing)

การทดสอบความแขงแบบ Micro-Vickers Hardness มความแตกตางจากการ

วดความแขงแบบ (Macro) Vickers Hardness คอหวกด Indenter นนมขนาดเลกมากเปน

ไมครอน (Micron) ทาใหสามารถวดความแขงในพนทแคบๆ หรอในชนงานขนาดเลกได เชน ใน

แผนโลหะบาง หรอพนผวของเสนลวดขนาดเลก เปนตน นอกจากนแลวการทดสอบความแขงแบบ

Micro-Vickers Hardness นยงสามารถใชวดคาความแขงของเฟสตางๆ ในวสดทตองการวดได

เชน ใชวดความแขงของ Ferrite และ Pearlite ของเหลกกลาได นอกจากนยงมประโยชนในการ

ใชตรวจสอบการเปลยนทางโลหวทยาเมอผานกระบวนการปรบปรงสมบตตางๆ เชน การชบแขง

(Hardening) การเยนตวอยางรวดเรว (Quenching) การเคลอบผว (Plating) การเชอม




(Welding) การยด (Bonding) เปนตน ในขณะทการวดความแขงแบบ Macro Vickers นนหวกด

Indenter จะมขนาดใหญกวาเฟสทงสองมาก จงทาใหคาความแขงในแบบดงกลาวเปนคาความ

แขงรวมของทงสองเฟสและขนอยกบการกระจายตวของเฟสทงสอง เปนตน หลกการและวธการ

ทดสอบความแขงแบบ Micro Vickers Hardness นนเหมอนกบการทดสอบความแขงแบบ

Macro Vickers Hardness ซงควรมการเตรยมชนงานโดยผานการขดละเอยด (Polishing) และ

ปราศจากรอยขดขวน (Scratches) เพอลดความผดพลาดทอาจเกดขนไดจากการกดหวกด

Indenter ลงบนรอยขดขวน ซงทาใหคาทวดไดคาดเคลอนจากความเปนจรง

การคานวณคาความแขงจากการทดสอบจะทาเหมอนกบการทดสอบความแขง

แบบ Macro Vickers Hardness กลาวคอ ผปฏบตงานจะวดความยาวขงเสนทแยงมมทงสองแนว

เพอหาคาความยาวเสนทแยงมมเฉลยและนาไปคานวณความแขงตามสตรการคานวณความแขง

แบบ Macro Vickers Hardness สาหรบหวกดแบบนบ (Knoop) ซงเปนการวดคา Micro

Hardness อกแบบหนง นนเสนทแยงมมในสองแนวจะไมเทากน (โดยประมาณจะมอตราสวนเปน

7 ตอ 1) คาความแขงในการทดสอบโดยใชหวกดแบบนบจะคานวณจากสตร

2

14.288PHK

d=

เมอ P คอ นาหนกทใชกดในหนวยกโลกรม

d คอ ความยาวของเสนทแยงมมดานยาวของรอยกดในหนวยมลลเมตร

รปท 9 หวกดและรอยกดของการทดสอบความแขงระดบจลภาคแบบนบ (Knoop)




2. อปกรณและวธการ

การทดสอบความแขง (Hardness Test)

2.1วสดและอปกรณการทดลอง

2.1.1 Universal Hardness Tester

2.1.2 ชนงานโลหะ...................ทผานกระบวนการทางความรอน........................................ทผานการ

ขดผวหนาเรยบ และกดกรดแลว

2.2 ขนตอนการทางานของการทดสอบความแขงแบบบรเนลล

2.2.1. ..................................................................................................................................................

2.2.2. ..................................................................................................................................................

2.2.3. ..................................................................................................................................................

2.2.4. ..................................................................................................................................................

2.2.5. ..................................................................................................................................................

2.3 ขนตอนการทางานของการทดสอบความแขงแบบวกเกอร

2.3.1. ..................................................................................................................................................

2.3.2. ..................................................................................................................................................

2.3.3. ..................................................................................................................................................

2.3.4. ..................................................................................................................................................

2.3.5. ..................................................................................................................................................

2.4 ขนตอนการทางานของการทดสอบความแขงแบบรอคเวลล

2.4.1. ..................................................................................................................................................

2.4.2. ..................................................................................................................................................

2.4.3. ..................................................................................................................................................

2.4.4. ..................................................................................................................................................

2.4.5. ..................................................................................................................................................




รายงานการทดสอบความแขง

ชอ…………………………………………………รหส……………………..สาขา…………………………

ทดสอบโดย : หองปฏบตการทดสอบทางกล สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ มหาวทยาลย

เกษตรศาสตร วทยาเขต กาแพงแสน

วนทรบตวอยางทดสอบ : วนท…../……………./………..

วนทวเคราะหผลทดสอบ : วนท…../……………./………..

ชนดของตวอยางทดสอบ : Carbon Steel Alloy Steel Cast Iron Brass Aluminum Other

ลกษณะของชนทดสอบ : Round Tube Plate Sheet Shape Bar Powder Other

เครองมอทใชวเคราะห : …………………………………………………………………………..

เทคนคทใชวเคราะห : Hardness Testing Brinell Rockwell Vicker

สภาวะการวเคราะห : รอบการทดสอบ Auto Cycle Manual Cycle

: การแสดงคา Digital Dial scale Profile

: อณหภมหองทดสอบ………….ความชนสมพนธ……………..

การเตรยมชนทดสอบ : …………………………………………………………………………………

รปของชนงานทดสอบ




3. ใบบนทกผลการทดลอง

การทดสอบความแขงแบบรอคเวลล

ใบบนทกผลการทดลอง ปฏบตการท 1-2

การทดสอบความแขงแบบรอคเวลล วน/เดอน/ป .....................................................

Section ………..

Group ………….

ภาควชา ....................................

ผบนทก .........................................................

รหส ..............................................................

เครองวดความแขง แบบเครอง/ประเภท

ขอมลชนทดสอบ

หมายเลขชนงาน

ชอชนงาน

สภาพชนงาน

สภาพผวชนงาน

ความหนา / เสนผาศนยกลาง (mm) mm

การทดสอบ

ชนดหวกด และ สญลกษณความแขง

แรงกดรวม (kg) . kg

เวลากดแช (s) . s

ผลการทดลอง

ครงท ขนาด ∅ รอยกด (mm) คาความแขง HRC

1

2

3

เฉลย

เปรยบเทยบผลการ

ทดลองจากตาราง

คาความแขงแบบ HBN เทยบเทา HBN

คาความแขงแบบ HV เทยบเทา HV

คา Tensile Strength เทยบเทา

(N/mm2)

N/mm2

การตรวจสอบ ระยะหางระหวางรอยกดตาสด mm

ความหนาตาสด (mm) mm

หมายเหต

ผตรวจ





การทดสอบความแขงแบบวกเกอร


การทดสอบความแขงแบบวกเกอร วน/เดอน/ป .....................................................

Section ………..

Group ………….

ภาควชา ....................................

ผบนทก .........................................................

รหส ..............................................................









ชนดหวกด และ สญญลกษณความแขง




ครงท ขนาด ∅ รอยกด (mm) คาความแขง HV

1

2

3

เฉลย



คาความแขงแบบ HBN เทยบเทา HB

คาความแขงแบบ HRC เทยบเทา HRC


(N/mm2)

N/mm2




ผตรวจ





การทดสอบความแขงแบบบรเนลล


การทดสอบความแขงแบบบรเนลล วน/เดอน/ป .....................................................

Section ………..

Group ………….

ภาควชา ....................................

ผบนทก .........................................................

รหส ..............................................................









ชนดหวกด และ สญญลกษณความแขง




ครงท ขนาด ∅ รอยกด (mm) คาความแขง HBN

1

2

3

เฉลย



คาความแขงแบบ HV เทยบเทา HV

คาความแขงแบบ HRC เทยบเทา HRC


(N/mm2) N/mm2




ผตรวจ




เอกสารอางอง :

1. อทธพล เดยววณชย. การทดสอบความแขงและการทดสอบการกระแทก. สถาบนเหลกและเหลกกลาแหง

ประเทศไทย : โรงพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย

2. วรพจน ศรลกษณ. เอกสารประกอบการสอนวชาการทดสอบวสด. สาขาวศวกรรมอตสาหการ

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลลานนา เขตพนทเชยงราย

3. รศ.แมน อมรสทธ และ ดร.สมชย อครทวา. วสดวศวกรรม, สานกพมพทอป, กรงเทพฯ.

4. เอกสารประกอบการบรรยายวชาวสดวศวกรรม

5. Smith, W.F. and J. Hashemi. 2006. Foundations of Materials Science and Engineering. 4th

ed., McGraw Hill, Inc., New York.

(hardness testing)pirun.ku.ac.th/~fengpppa/02206381/hardness.pdf1.2.1...

Documents