صلابة الانغماس: قياس خاصية الفولاذ الرئيسية ومراقبة الجودة

تعريف ومفهوم أساسي

صلابة الانغماس هي قياس لمقاومة المادة للتشوه الدائم عند تعرضها لحمل ضغط ثابت من مادة أكثر صلابة ذات هندسة محددة. إنها تقيس قدرة المادة على مقاومة التشوه البلاستيكي المحلي الناتج عن الانغماس الميكانيكي.

تعد هذه الخاصية معلمة أساسية في توصيف المواد، حيث توفر للمهندسين معلومات حاسمة حول مقاومة التآكل، وقابلية التشغيل، والسلامة الميكانيكية الشاملة. يتم استخدام اختبارات صلابة الانغماس على نطاق واسع نظرًا لطبيعتها غير المدمرة أو الحد الأدنى من التدمير، حيث تتطلب حجم عينات صغير وإعدادًا ضئيلاً.

داخل علم المعادن، تحتل صلابة الانغماس مركزًا مركزيًا حيث تتوافق بقوة مع خصائص ميكانيكية أخرى مثل قوة الشد، ومقاومة التآكل، والمرونة. إنها تربط الخصائص المجهرية بالسلوك الميكانيكي الكلي، مما يجعلها أداة غربلة أساسية في اختيار المواد، وضبط الجودة، وعمليات تحليل الفشل.

الطبيعة الفيزيائية والأساس النظري

الآلية الفيزيائية

على المستوى المجهرية، تعكس صلابة الانغماس مقاومة المادة لحركة التعديلات داخل شبكتها البلورية. عندما يطبق قابلة الضغط ضغطًا، يجب على التعديلات تجاوز حواجز مثل حدود الحبوب، وترسبات، وتعديلات أخرى لتمكين التشوه البلاستيكي.

في المواد الفولاذية، تنبع مقاومة الانغماس من آليات تعزيز مختلفة بما في ذلك تعزيز الحل الصلب، وتقوية الترسب، وتصلب العمل، وتعزيز حدود الحبوب. تعيق هذه الآليات حركة التعديلات من خلال خلق عقبات داخل الهيكل المجهرية.

تشمل المنطقة البلاستيكية تحت الانغماس مجالات ضغط معقدة تخلق تعديلات ضرورية هندسيًا، مما يؤدي إلى تدرجات إجهاد تساهم في قيمة الصلابة المقاسة. يخلق هذا التشوه المحلي انطباعًا مميزًا تكون أبعاده مرتبطة بشكل مباشر بمقاومة المادة للتدفق البلاستيكي.

النماذج النظرية

تم تأسيس النموذج النظري الأساسي لصلابة الانغماس بواسطة هاينريش هيرتس في أواخر القرن التاسع عشر، موصوفًا ميكانيكا الاتصال المرن بين الأسطح المنحنية. تم توسيع هذا فيما بعد للسلوك المرن-البلاستيكي بواسطة باحثين مختلفين بما في ذلك تابور، الذي أسس علاقات بين الصلابة وقوة العائد.

تطورت الفهم التاريخي من الملاحظات التجريبية بواسطة موهس في أوائل القرن التاسع عشر إلى نماذج معقدة تدمج نظرية البلاستيكية لتدرج الإجهاد في أواخر القرن العشرين. تعكس هذه التقدم الزيادة في إدراك التأثيرات المعتمدة على المقياس في قياسات الصلابة.

تتضمن الأساليب الحديثة طريقة أوليفر-فار لقياس الانغماس المجهزة، ونمذجة العناصر المنتهية لعملية الانغماس، ونظريات الانغماس النانو التي تأخذ في الاعتبار تأثيرات الحجم. تقدم كل طريقة مزايا مميزة اعتمادًا على نظام المواد ومقياس الاهتمام.

أساس علم المواد

ترتبط صلابة الانغماس ارتباطًا وثيقًا ببنية البلورة، حيث تميل المواد ذات البنية المتراصة في المركز (FCC) إلى إظهار صلابة أقل من الهياكل المركزية الجسدية (BCC) أو الحزم السداسية المعبأة (HCP) بسبب اختلافات في حركة التعديلات. تعمل حدود الحبوب كعقبات لحركة التعديلات، متبعة علاقة هول-بتش حيث تزداد الصلابة مع انخفاض حجم الحبة.

تؤثر التركيب المجهرية للفولاذ بشكل عميق على قيم الصلابة، حيث يوفر المارتنسيتي صلابة أعلى من الفيريت، والبيرلايت، أو الأوستنيت بسبب هيكله الرباعي المتوتر وكثافة التعديلات العالية. تعزز الترسبات والجزيئات من المرحلة الثانية الصلابة بمزيد من تثبيت التعديلات.

تتصل هذه الخاصية أساسًا بمبادئ علم المواد للآليات التعزيزية، مما يظهر كيف تحدد الميزات الذرية والمجهرية بشكل جماعي السلوك الميكانيكي الكلي. إن الطبيعة متعددة المقاييس لصلابة الانغماس تجعلها أداة قوية لفهم علاقات الهيكل-الخاصية.

التعبير الرياضي وطرق الحساب

صيغة التعريف الأساسية

يتم التعبير عن التعريف الأساسي لصلابة الانغماس كما يلي:

$$H = \frac{F}{A}$$

حيث $H$ يمثل قيمة الصلابة، و$F$ هو الحمل المطبق، و$A$ هو المساحة المتوقعة للانطباع الناجم عن الانغماس. تنطبق هذه العلاقة الأساسية عبر مقاييس الصلابة المختلفة مع تعديلات تأخذ في الاعتبار هندسات قابلة الضغط المحددة.

الصيغ الحسابية المتعلقة

بالنسبة لصلابة برينيل (HB)، صيغة الحساب هي:

$$HB = \frac{2F}{\pi D(D-\sqrt{D^2-d^2})}$$

حيث $F$ هو القوة المطبقة (نيوتن)، و$D$ هو قطر القابلة (مم)، و$d$ هو قطر الانغماس (مم).

بالنسبة لصلابة فيكرز (HV)، تصبح الصيغة:

$$HV = \frac{1.8544F}{d^2}$$

حيث $F$ هي القوة المطبقة $N$ و$d$ هو طول القطر المتوسط للانغماس (مم).

بالنسبة لاختبار الانغماس المزود بالأجهزة، يمكن حساب الصلابة كما يلي:

$$H = \frac{P_{max}}{A(h_c)}$$

حيث $P_{max}$ هو الحد الأقصى للحمل المطبق و$A(h_c)$ هي المساحة المتوقعة عند عمق الاتصال $h_c$.

الشروط المحددة والقيود

تفترض هذه الصيغ حدوث تشوه بلاستيكي مطور بالكامل وصالحة فقط عندما يكون حجم الانغماس كبيرًا بما فيه الكفاية مقارنة بالميزات المجهرية ولكنه صغير بما يكفي لاختبار منطقة الاهتمام. يجب أن يتجاوز عمق الانغماس الأدنى عادة 20 مرة خشونة السطح.

تمتلك النماذج الرياضية قيودًا عند تطبيقها على المواد المرنة جدًا، حيث يحدث استرداد مرelastic كبير بعد التفريغ، أو مع الأفلام الرقيقة جدًا حيث تؤثر تأثيرات الركيزة على القياسات. تفترض معظم الصيغ القياسية للصلابة تساوي المادة وتجانسها.

تفترض الحسابات ظروف درجة حرارة محيطية ومعدلات تحميل شبه ثابتة. يجب تطبيق تصحيحات للاختبار عند درجات حرارة عالية، أو ظروف تحميل ديناميكي، أو عند اختبار مواد عالية الاتجاه حيث تختلف الخصائص الاتجاهية بشكل كبير.

طرق القياس والتوصيف

مواصفات الاختبار القياسية

ASTM E10: طريقة اختبار قياسية لصلابة برينيل للمواد المعدنية - تغطي اختبار باستخدام قوابض كرة من أقطار وأحمال مختلفة للمواد الكتلية.

ASTM E92/ISO 6507: طرق اختبار قياسية لصلابة فيكرز للمواد المعدنية - تحدد الإجراءات لاختبار انغماس الهرم الماسي عبر المقاييس المجهرية والماكرو.

ASTM E18/ISO 6508: طرق اختبار قياسية لصلابة روكويل للمواد المعدنية - تحدد الطرق التي تستخدم هندسات قابلة مختلفة وأحمال للاختبار السريع.

ISO 14577: اختبار الانغماس المزود بالأجهزة لصلابة وخصائص المواد - تغطي طرق اختبار متقدمة بما في ذلك الانغماس النانو مع تسجيل مستمر للوزن-الانزياح.

معدات الاختبار والمبادئ

تتكون مختبرات صلابة التقليدية من نظام تحميل، وقابلة، ونظام قياس. تتراوح هذه من وحدات مثبتة على الطاولة البسيطة إلى أنظمة مؤتمتة بالكامل مع قدرات قياس بصرية.

المبدأ الأساسي ينطوي على تطبيق حمل بدقة عبر قابلة محددة هندسيًا (كرة، مخروط، أو هرم) وقياس التشوه الدائم الناتج. تسجل الأنظمة المزودة الحديثة بيانات الوزن-الانزياح باستمرار طوال دورة الانغماس.

تشمل المعدات المتقدمة أنظمة الانغماس النانو القادرة على دقة انزياح دون النانومتر والتحكم في القوة الميكرو نيوتن، وغالبًا ما تتكامل مع مجهر القوة الذرية أو مجهر المسح الإلكتروني للحصول على تموضع دقيق وتحليل ما بعد الاختبار.

متطلبات العينة

تتطلب العينات القياسية أسطحًا مسطحة ومتوازية مع تشطيب سطح عادة ما يكون أفضل من 0.8 ميكرومتر Ra للصلابة المجهرية و0.05 ميكرومتر Ra للانغماس النانو. يجب أن تكون السماكة الدنيا على الأقل 10 مرات عمق الانغماس لتجنب تأثيرات الركيزة.

عادة ما تتضمن التحضيرات السطحية الطحن، والتلميع، وأحيانًا النقش لإزالة الطبقات المشروخة من تحضير العينات. النظافة أمر بالغ الأهمية لمنع التلوث الذي قد يؤثر على ميكانيكا الاتصال.

يجب أن تكون العينات مدعومة بشكل صارم لمنع الحركة خلال الاختبار، مع كتلة كافية لامتصاص قوى الاختبار دون انحراف. بالنسبة للأجزاء الرقيقة أو الط coatings، قد يكون من الضروري التركيب في وسائط مناسبة.

معلمات الاختبار

يتم إجراء الاختبارات القياسية في درجة حرارة الغرفة (23±5°C) مع رطوبة مضبوطة لمنع الأكسدة السطحية أو التكثف. يتطلب اختبار الحرارة العالية معدات متخصصة مع غرف بيئية.

تتفاوت معدلات الحمل عادة بين 0.1-10 نيوتن/ثانية للاختبارات التقليدية، بينما تتراوح أوقات الاستراحة عند الحد الأقصى من الحمل من 10-15 ثانية للاختبارات القياسية لإزالة آثار الزحف في القياسات.

تشمل المعلمات الحاسمة التحقق من هندسة القابلة، ومعايرة امتثال الآلة، وتوصيف صلابة الإطار، خصوصًا للاختبارات المزودة بالدوات حيث تؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على دقة القياس.

معالجة البيانات

تشمل جمع البيانات الأولية القياس المباشر لأبعاد الانغماس باستخدام المجهر البصري للاختبارات التقليدية أو منحنيات الوزن-الانزياح للاختبارات المزودة بالأجهزة. يتم أخذ قياسات متعددة (عادةً 5-7) لضمان صلاحية إحصائية.

تتضمن التحليل الإحصائي عادةً حساب القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، وفواصل الثقة. قد يتم تطبيق اختبارات النقط المتطرفة لتحديد واستبعاد القراءات الشاذة التي تنتج عن عدم التجانس في المادة أو عيوب الاختبار.

تُحسب قيم الصلابة النهائية باستخدام الصيغة المناسبة لطريقة الاختبار، مع تطبيق تصحيحات للامتثال، وهندسة القابلة، أو الانجراف الحراري عند الضرورة. بالنسبة للاختبارات المزودة بالأجهزة، يمكن اشتقاق خصائص إضافية مثل معامل المرونة من نفس مجموعة البيانات.

مدى القيم النموذجية

تصنيف الفولاذ	نطاق القيمة النموذجية	ظروف الاختبار	المعيار المرجعي
فولاذ منخفض الكربون (1020)	120-150 HB	3000 كغف، كرة 10 مم	ASTM E10
فولاذ متوسط الكربون (1045)	170-210 HB	3000 كغف، كرة 10 مم	ASTM E10
فولاذ الأدوات (D2)	58-62 HRC	150 كغف، مخروط الماس	ASTM E18
فولاذ غير قابل للصدأ (304)	150-200 HV	10 كغف، هرم الماس	ASTM E92
فولاذ ماراجينغ (18Ni)	280-350 HB	3000 كغف، كرة 10 مم	ASTM E10

تنتج الاختلافات داخل كل تصنيف عادةً عن اختلافات في المعالجة الحرارية، وسجل المعالجة، واختلافات صغيرة في التركيب. يؤثر محتوى الكربون بشكل خاص على الصلابة في الفولاذات الكربونية، بينما تنتج العناصر السبائكية وآليات تقوية الترسبات اختلافات في الفولاذات الخاصة.

تعد هذه القيم بمثابة معايير تصفية لقبول المواد وضبط الجودة. تشير الصلابة الأعلى عمومًا إلى مقاومة تآكل أكبر ولكن قد تقلل toughness أو قابلية التشغيل، مما يتطلب من المهندسين تحقيق التوازن بين هذه الخصائص.

اتجاه ملحوظ عبر أنواع الفولاذ هو العلاقة بين محتوى الكربون والصلابة الممكن تحقيقها، حيث تظهر فولاذ أدوات وفولاذات سبائكية مقواة قيمًا عالية. تؤثر المعالجة الحرارية بشكل كبير على الصلابة، حيث تظهر الفولاذات المنزوعة والمشحونة قيمًا أعلى من القيم المعادلة أو المتمددة.

تحليل تطبيقات الهندسة

اعتبارات التصميم

تدمج الهندسة عادةً متطلبات الصلابة كمعايير تصفية لاختيار المواد، وغالبًا ما يتم تحويل الصلابة إلى قوة الشد التقديرية باستخدام علاقات تجريبية مثل $UTS (MPa) ≈ 3.45 × HB$. وهذا يسمح بتقدير الحجم الأولي للمكونات بناءً على بيانات الصلابة المتاحة.

تتراوح عوامل الأمان المطبقة عند التصميم استنادًا إلى خصائص مستمدة من الصلابة عادةً بين 1.5-2.5، حيث تستخدم القيم الأعلى للتطبيقات الحرجة أو عندما يكون تباين المادة كبيرًا. تأخذ هذه العوامل في الاعتبار التباينات الإحصائية في خصائص المواد وعدم اليقين في ظروف التحميل.

تستخدم قرارات اختيار المواد غالبًا الصلابة كمرشح أولي، خاصة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة التآكل، وأداء التعب، أو ميكانيكا الاتصال. غالبًا ما يؤدي التوازن بين الصلابة والمرونة إلى تحديد اختيار المواد النهائية، خاصةً في المكونات المعرضة للتحميل الناتج عن الأثر.

مجالات التطبيق الرئيسية

في صناعة السيارات، تعد اختبارات صلابة الانغماس أمرًا حيويًا لضبط الجودة لمكونات نظام الدفع مثل التروس، والمحاور، والمحامل حيث ترتبط صلابة السطح مباشرةً بمقاومة التآكل وعمر التعب. تتطلب المكونات المعالجة بالسطح قياسات دقيقة لملف الصلابة للتحقق من عمق المعالجة.

تعتمد صناعة الأدوات بشكل كبير على مواصفات الصلابة لأدوات القطع، والمكابس، ومعدات التشكيل حيث تكون الصلابة القصوى (غالبًا >60 HRC) ضرورية للحفاظ على الاستقرار الأبعاد واحتباس الحافة تحت ظروف خدمة قاسية. تساعد قياسات التدرجات في التحقق من معالجة الحرارة المناسبة.

تتضمن التطبيقات الإضافية تحقق الفولاذ الهيكلي في البناء، وتقييم صلابة السكك الحديدية للبنية التحتية للنقل، وتأهيل مواد الأنابيب في قطاعات الطاقة. يتطلب كل تطبيق نطاقات صلابة محددة محسّنة لبيئة الخدمة وظروف التحميل.

تجارة الأداء

تظهر الصلابة عادةً علاقة عكسية مع المرونة، مما يخلق تناقضًا أساسيًا في اختيار المواد. مع زيادة الصلابة، تنخفض مقاومة بدء الشقوق عمومًا، مما يتطلب من المهندسين تحقيق التوازن بين مقاومة التآكل ضد مقاومة الكسر.

تقل قابلية التشغيل عمومًا مع زيادة الصلابة، مما يؤثر بشكل كبير على تكاليف التصنيع ومعدلات الإنتاج. يتطلب هذا العلاقة غالبًا إما اختيار مواد ذات صلابة أقل مع معالجة حرارية لاحقة أو استخدام تقنيات تشغيل متقدمة للمكونات الصلبة.

يتوازن المهندسون غالبًا بين هذه المتطلبات المتنافسة من خلال هندسة التركيب المجهرية، مثل تطوير هياكل ذات حبة دقيقة تقدم كلًا من القوة والمرونة، أو من خلال أساليب هندسة السطح التي تخلق أسطح صلبة فوق نوى أكثر صلابة.

تحليل الفشل

التآكل المفرط هو نمط فشل شائع في المكونات ذات الصلابة غير الكافية، يظهر كالتغيرات في الأبعاد، وزيادة الفجوات، وفي النهاية فقدان الوظيفة. تجعل الطبيعة التدريجية للتآكل الكشف المبكر أمرًا حيويًا من خلال برامج مراقبة الحالة.

تشمل آليات الفشل في الغالب عمليات التآكل اللزج أو الكاشط التي تزيل المادة من أسطح الاتصال، مع زيادة معدلات التآكل كلما زادت الفجوات وانخفضت فعالية التشحيم. في تطبيقات الاتصال الدوار، يمكن أن يؤدي التعب السطحي إلى التصديع والانفصال.

تشمل استراتيجيات التخفيف تحديد مستويات الصلابة المناسبة للتطبيق، واستخدام علاجات تقوية السطح مثل الكربنة أو النيتريدينغ، وتنفيذ أنظمة تشحيم صحيحة. يمكن أن تؤدي الطرق التصميمية مثل أسطح التآكل القابلة للتضحية أو المكونات المتطابقة في الصلابة أيضًا إلى تمديد عمر الخدمة.

عوامل التأثير وطرق التحكم

تأثير التركيب الكيميائي

يعتبر محتوى الكربون المحدد الرئيسي لصلابة الفولاذ، حيث يؤدي كل زيادة بنسبة 0.1% عادةً إلى رفع الصلابة بمقدار 15-20 HB في الظروف العادية. يصبح هذا التأثير أكثر وضوحًا بعد التقسية بسبب تشكيل المارتنسيتي.

تعزز العناصر النادرة مثل البورون (30-50 جزء في المليون) قابلية الصلابة دون التأثير بشكل كبير على الخصائص الأخرى، بينما تقلل الفوسفور والكبريت عمومًا من الصلابة الممكنة ويجب تقليلها لاستخدامات عالية الصلابة.

تتضمن طرق تحسين التركيب استخدام التجاحات الصغيرة مع الفاناديوم، والنيوبيم، أو التيتانيوم لتشكيل كربيدات دقيقة تساهم في تقوية الترسبات مع الحفاظ على معالجة حبوب الهيكل أثناء المعالجة الحرارية.

تأثير التركيب المجهرية

تعزز تحسين حجم الحبوب الصلابة وفقًا لعلاقة هول-بتش، حيث تزداد الصلابة بشكل متناسب مع الجذر التربيعي العكسي لقطر الحبة. يكون هذا التأثير مهمًا بشكل خاص في الفولاذات الفيريتيكية حيث تمثل حدود الحبوب عقبات رئيسية لحركة التعديلات.

يؤثر توزيع الطور بشكل كبير على الصلابة، حيث يوفر المارتنسيتي أعلى صلابة (حتى 65 HRC)، يليه الباينيت، والبيرلايت، والفيريتيت بالترتيب التنازلي. تحدد نسبة الحجم والشكل لهذه الأطوار الاستجابة العامة للصلابة.

تقلل الشوائب غير المعدنية عمومًا من الصلابة محليًا ويمكن أن تعمل كمراكز ضغط تؤدي إلى فشل مبكر. تركز ممارسات صناعة الفولاذ الحديثة على التحكم في الشوائب من خلال معالجة الكالسيوم، والاستخلاص من الفراغ، والتصلب المحدد.

تأثير المعالجة

توفر المعالجة الحرارية أكثر الآليات لتحديد الصلابة أهمية، حيث يسمح التبريد والتخفيف بتعديل الصلابة بدقة من خلال التحكم في التحول واختيار درجة حرارة التخفيف اللاحقة. يشجع التبريد السريع تشكيل المارتنسيتي لتحقيق أعلى صلابة.

يمكن أن تزيد العمليات الميكانيكية مثل الدحرجة الباردة من الصلابة من خلال تصلب العمل، حيث يمكن حدوث زيادات في الصلابة تتراوح بين 30-50% اعتمادًا على درجة التشوه. ينتج هذا التأثير من زيادة كثافة التعديلات وتشكيل الهيكل الفرعي.

تؤثر معدلات التبريد خلال المعالجة الحرارية بعناية على الصلابة الممكنة، حيث تتجاوز المعدلات معدل التبريد الحرجة اللازمة للتحول المارتنسيتي الكامل. يجب مراعاة تأثيرات حجم القسم حيث تبرد القسم السميك بشكل أبطأ، مما يمكن أن يؤدي إلى تدرجات في الصلابة.

العوامل البيئية

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على صلابة الانغماس، حيث تظهر معظم الفولاذ مزيدًا من الانخفاض في الصلابة عند درجات حرارة مرتفعة بسبب زيادة حركة التعديلات. يصبح هذا التأثير ملحوظًا بشكل خاص فوق 300 درجة مئوية للفولاذات الكربونية.

يمكن أن تؤدي البيئات التآكلية إلى تغيير صلابة السطح من خلال الذوبان الانتقائي، وهشاشة الهيدروجين، أو تشكيل طبقات أكسيد تعرض خصائص ميكانيكية مختلفة عن المادة الأساسية. يمكن أن تتسبب هذه التأثيرات في تعريض أداء المكونات حتى عندما تبقى الصلابة الكلية مقبولة.

تشمل التأثيرات المستندة إلى الزمن شيخوخة الإجهاد في الصل steels قليلة الكربون، والتي يمكن أن تزيد من الصلابة مع مرور الوقت بعد التشوه، وتأثيرات التخفيف في الفولاذات المارتنسيتيكية، والتي يمكن أن تقلل الصلابة أثناء مدة خدمة الحرارة المرتفعة من خلال تدعيم الكربيد.

طرق التحسين

تشمل الطرق المعدنية لتعزيز الصلابة استخدام التوزيع الدقيق بالعناصر المكونة للكربيد (V، Nb، Ti) لإنشاء ترسبات دقيقة تعيق حركة التعديلات، وتشكل التحكم في شكل الشوائب لتقليل آثارها الضارة على الخصائص الميكانيكية.

تشمل التحسينات المعتمدة على المعالجة التحسينات الحرارية الميكانيكية التي تجمع بين التشوه والمعالجة الحرارية لتصفية هيكل الحبة مع التحكم في منتجات التحول. تخلق تقنيات تقوية السطح مثل الصلابة inductive، والصلابة بالليزر، أو الكربنة أسطحًا صلبة فوق النوى الأكثر صلابة.

تشمل اعتبارات التصميم لتحسين أداء الصلابة تحديد عمق الحالة المناسب للمكونات المعالجة بالسطح، وإدراج تدرجات صلابة لتحقيق التوازن بين مقاومة التآكل ومقاومة التأثير، واختيار مواد مناسبة لتقليل التآكل اللزج.

المصطلحات والمعايير المتعلقة

المصطلحات المتعلقة

تصف مقاومة التآكل قدرة المادة على مقاومة فقدان المادة التدريجي من سطحها، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالصلابة من خلال آليات مقاومة التآكل الكاشط واللزج في معظم التطبيقات الهندسية.

تشير قابلية التصلب إلى قدرة الفولاذ على تشكيل المارتنسيتي عند أعماق معينة عند التبريد، وهي متميزة عن الصلابة نفسها ولكنها تؤثر مباشرة على توزيع الصلابة الممكن تحقيقه من خلال المعالجة الحرارية.

تتناول الصلابة المجهرية قياسات الصلابة عند مقاييس صغيرة جدًا (عادةً تحت حمل 1 كغف) لتقييم مكونات التركيب المجهرية الفردية أو الطبقات السطحية الرقيقة، بينما تمتد الصلابة النانوية إلى مقاييس أصغر حتى للأفلام الرقيقة أو الحبوب الفردية.

تشكل هذه الخصائص إطارًا مترابطًا لفهم أداء المواد، حيث تعمل الصلابة كمؤشر يمكن قياسه بسهولة يرتبط بسلوكيات ميكانيكية أكثر تعقيدًا.

المعايير الرئيسية

ASTM A370: طرق اختبار قياسية وتعريفات للاختبارات الميكانيكية لمنتجات الفولاذ توفر إرشادات شاملة حول اختبارات الصلابة ضمن السياق الأوسع لتقييم الخصائص الميكانيكية لمنتجات الفولاذ.

JIS G 0559 (اليابان) وGB/T 230 (الصين) تمثل معايير إقليمية مهمة بها متطلبات محددة لاختبارات صلابة الفولاذ قد تختلف قليلاً عن المعايير الدولية في معلمات الاختبار أو معايير القبول.

تختلف المعايير الرئيسية بشكل أساسي في شروط الاختبار المحددة، ومتطلبات المعايرة، وعلاقات التحويل بين مقاييس الصلابة. تؤكد المعايير ISO عمومًا على تتبع القياسات المترولوجية، بينما توفر معايير ASTM غالبًا إرشادات دقيقة أكثر تحديدًا للتطبيق.

اتجاهات التطوير

تركز الأبحاث الحالية على تطوير تقنيات رسم الخرائط الصلابة الم автомат assistant