ما الفرق بين مقاييس الصلابة؟

يستخدم مقياس روكويل C (HRC) رأسًا مخروطيًا ماسيًا بقوة 150 كجم، وهو مناسب للفولاذ المقسى (20-70 HRC). أما مقياس روكويل B (HRB) فيستخدم كرة فولاذية بقطر 1/16 بوصة بقوة 100 كجم، وهو مناسب للمواد الأقل صلابة (20-100 HRB). بينما يستخدم مقياس فيكرز (HV) رأسًا هرميًا ماسيًا بقوة متغيرة، وهو مناسب لجميع نطاقات الصلابة. أما مقياس برينل (HB) فيستخدم كرة من الكربيد بقطر 10 مم بقوة 3000 كجم، وهو الأنسب للمسبوكات والفولاذ الأقل صلابة.

متى يجب عليّ استخدام أي مقياس للصلابة؟

استخدم مقياس روكويل C (HRC) للفولاذ المُقسّى والمُعالَج حرارياً الذي تزيد صلابته عن 20 HRC تقريباً. استخدم مقياس روبين (HRB) للفولاذ المُلدّن والفولاذ الأقل صلابة الذي تقل صلابته عن 100 HRB تقريباً. استخدم مقياس فيكرز (HV) للمواد الرقيقة، والطلاءات، والأسطح المُقسّاة سطحياً، وعند الحاجة إلى نطاق واسع من الصلابة. استخدم مقياس برينل (HB) للمسبوكات، والمطروقات، وعندما تكون مساحة الاختبار الكبيرة مقبولة.

لماذا تُعتبر تحويلات الصلابة تقريبية؟

تستخدم اختبارات الصلابة المختلفة أدوات ضغط وأحمالًا وطرق قياس متباينة. ولا تعتمد العلاقة بين المقاييس على حسابات رياضية بحتة، بل على تجارب عملية تستند إلى اختبار عينات عديدة من المواد. يوفر معيار ASTM E140 جداول تحويل معتمدة، لكن التحويلات الدقيقة تعتمد على نوع المادة وحالتها وبنيتها المجهرية.

كيف يمكنني تقدير قوة الشد من الصلابة؟

بالنسبة للفولاذ الكربوني والسبائكي، يُستخدم عادةً تقدير تقريبي Rm (ميجا باسكال) ≈ 3.45 × HB. هذا تقدير تقريبي صالح للفولاذ الذي تتراوح صلابته بين 100 و400 HB تقريبًا. أما بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ، والمعادن غير الحديدية، أو الفولاذ شديد الصلابة، فلا تنطبق هذه العلاقة بدقة.

ما هي طرق الاختبار التي تستخدمها هذه المقاييس؟

روكويل (HRC/HRB): يقيس عمق الانبعاج تحت حمل محدد. سريع وسهل الحمل. فيكرز (HV): يقيس قطر انبعاج هرمي ماسي تحت حمل متغير. دقيق للغاية، ويعمل مع جميع نطاقات الصلابة. برينل (HB): يقيس قطر انبعاج كروي تحت حمل عالٍ. مناسب لحساب المتوسط على مساحات أكبر (المسابك، اللحامات).

أداة هندسية مجانية

محول الصلابة

التحويل بين مقاييس الصلابة روكويل HRC، وبرينل HB، وفيكرز HV، وروكويل HRB. يعتمد على بيانات التحويل ASTM E140 مع الاستيفاء الخطي.

ASTM E140 HRC ↔ HB ↔ HV قوة الشد

نتائج

HRC (روكويل سي)

—

HRC (روكويل سي)

—

HB (برينيل)

—

HV (فيكرز)

—

HRB (روكويل ب)

—

قوة الشد التقريبية Rm (للفولاذ)

—

Rm ≈ 3.45 × HB (تقريبي، للفولاذ الكربوني والسبائكي)

نطاق صلابة روكويل (الفولاذ المقوى)

HRC	HV	HB	Rm (ميجاباسكال)
20	238	228	~787
25	255	243	~838
30	279	266	~918
35	331	311	~1073
40	392	360	~1242
45	458	421	~1452
50	542	484	~1670
55	595	544	~1877
60	697	—	—
65	832	—	—

مجموعة HRB (الفولاذ الأكثر ليونة)

HRB	HV	HB	Rm (ميجاباسكال)
60	107	105	~362
70	120	118	~407
80	141	138	~476
90	171	166	~573
100	210	202	~697

ℹ️ ملاحظة: تُحسب القيم بين مدخلات الجدول باستخدام الاستيفاء الخطي. عادةً لا تُقاس قيم HB التي تزيد عن 55 HRC (لأن المادة صلبة جدًا بالنسبة لرأس الاختبار الكروي). تنطبق تقديرات قوة الشد على الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي فقط.

صلابة روكويل (HRC / HRB)

يقيس اختبار روكويل عمق الاختراق تحت حمل كبير مقارنة بالحمل المسبق. إنها سريعة وسهلة الاستخدام، وتُستخدم على نطاق واسع في الإنتاج.

HRC — مُخترِق مخروطي ماسي (Brale)، حمل رئيسي 150 kgf. النطاق: 20–70 HRC. للفولاذ المقسى.
HRB — كرة فولاذية 1/16″، حمل رئيسي 100 kgf. النطاق: 20–100 HRB. للفولاذ الأكثر ليونة والنحاس والألومنيوم.

صلابة فيكرز (HV)

يستخدم مُخترِقًا هرميًا ماسيًا بحمل متغير (1–120 kgf). ويقيس قطر الانبعاج. مناسب لجميع درجات الصلابة من اللينة جداً إلى الصلبة جداً.

صلابة برينل (HB)

يستخدم كرة من كربيد التنجستن بقطر 10 mm مع حمل 3000 kgf (للفولاذ). ويقيس قطر الانبعاج. الأفضل للمواد ذات الحبيبات الخشنة مثل المسبوكات.

تقريب قوة الشد

⚠️ هام: العلاقة Rm ≈ 3.45 × HB تقريبية، وهي صالحة فقط للفولاذ الكربوني والسبائكي ضمن نطاق صلابة يتراوح بين 100 و400 HB. لا تستخدم هذه العلاقة مع الفولاذ المقاوم للصدأ، أو الحديد الزهر، أو المعادن غير الحديدية، أو الفولاذ المقسى الذي تزيد صلابته عن 55 HRC.

مثال عملي

مثال - الفولاذ المروي والمقسى

المعطيات: الصلابة المقاسة = 45 HRC

من جدول ASTM E140: HRC 45 ≈ HV 458 ≈ HB 421

قوة الشد المقدرة: Rm ≈ 3.45 × 421 = ~1452 MPa

Each scale uses a different indenter and load:

HRC (Rockwell C) — Diamond cone, 150 kgf. For hardened steels (20–70 HRC).
HRB (Rockwell B) — 1/16" steel ball, 100 kgf. For softer materials (20–100 HRB).
HV (Vickers) — Diamond pyramid, variable load. Universal range, very precise.
HB (Brinell) — 10 mm carbide ball, 3000 kgf. For castings, larger test areas.

إرشادات عامة:

HRC — الفولاذ المقسّى والمعالَج بالمراجعة الحرارية، وفولاذ الأدوات، والأجزاء المقسّاة سطحيًا
HRB — الفولاذ الملدّن والنحاس الأصفر والألومنيوم والمعادن الألين
HV — الصفائح الرقيقة والطلاءات والصلادة المجهرية ومجموعة واسعة من المواد
HB — المسبوكات والمطروقات والخامات واختبار HAZ في اللحامات

عند الشك، استخدم HRC للفولاذ المقسّى وHV لكل ما عداه.

تقيس اختبارات الصلادة المختلفة خواص فيزيائية مختلفة:

يقيس اختبار روكويل عمق الاختراق
يقيس اختبار فيكرز مساحة البصمة
يقيس اختبار برينل قطر البصمة

لأن هذه القياسات مختلفة جوهريًا، فإن العلاقات بينها تجريبية (مبنية على الاختبارات)، وليست رياضية. تختلف النتائج حسب نوع المادة وبنيتها المجهرية وحالة معالجتها الحرارية.

يوفّر ASTM E140 تحويلات تقريبية مقبولة تستند إلى اختبارات واسعة النطاق للفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي.

للفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ، تكون العلاقة التقريبية:

Rm (MPa) ≈ 3.45 × HB
Rm (psi) ≈ 500 × HB

تسري هذه العلاقة على النطاق التقريبي 100–400 HB. فوق ~55 HRC، لا تعود هذه العلاقة صالحةً لأن المواد تصبح هشة.

لا تستخدمها للفولاذ المقاوم للصدأ أو الحديد الزهر أو المعادن غير الحديدية أو المواد ذات البنى المجهرية غير المعتادة.

روكويل (ASTM E18): طبّق حملاً أولياً (10 kgf)، ثم الحمل الرئيسي (60/100/150 kgf). قِس الزيادة في العمق. سريع (~10s)، وقابل للتنقل، ويتطلب تحضيراً طفيفاً للسطح.

فيكرز (ASTM E92/E384): اضغط هرماً ماسياً داخل السطح. قِس قطري البصمة تحت المجهر. دقيق جداً، ويصلح لقياس الصلادة المجهرية (HV 0.01) وصولاً إلى الصلادة العيانية (HV 120).

برينل (ASTM E10): اضغط كرة قطرها 10 mm داخل السطح بقوة 3000 kgf (للفولاذ). قِس قطر البصمة. يعطي متوسطاً على مساحة كبيرة — وهو مثالي للمواد غير المتجانسة مثل المسبوكات.

الإجراءات الموصوفة في هذه الصفحة طوّرها واختبرها ميدانيًا فريق Vibromera باستخدام Balanset-1A، وهو موازن محمول ثنائي القناة ومحلل اهتزاز لموازنة الدوارات في الموقع.