你的工具耐用嗎? 從洛氏硬度談起

要知道你的金屬零件有多硬的話,洛氏硬度是個很簡單的測試方式

通常用一個尖椎,加上一定的力量打在待測物上,然後看它凹進去多少,就能換算出硬度

常用的有 HRA / HRB / HRC

很多時候,表面硬度夠了,就相對代表耐磨一點

但是機械性質很多,是不是硬了就好? 我想這很難有定論 

如開頭所說,洛氏硬度只不過是各種硬度測試的其中一種方法,只不過方便簡單,所以常用

測試的方法就是拿東西去壓,然後測量凹了多少,直接換算出硬度

其中HRA用120度尖椎,前端0.2mm圓角的壓頭,施加60公斤力量

HRB則用1/16英吋的圓球去壓,施加100公斤力量

最常見的HRC則跟HRA類似,用120度尖椎,前端0.2mm圓角的壓頭,施加150公斤力量

HRA/HRC的測試壓頭前端通常用鑽石加工而成

如果深入探討,隨便拿個工具好了

你用切斷機切開截面,那就能看到好幾層不一樣的結構

當然表面會有電鍍等等表面處理,或者是鋁合金陽極,或者是其他的皮膜

再來會有一層熱處理滲碳硬化的硬化層 (這一層硬度就不見得均勻了

再往裡面裡面有可能是鍛造時造成硬化的一層,再往最裡面就是基材本身的特性

這麼好幾層,厚度每件工具都不一樣

但是可想而知,你拿鑽石尖頭壓下去時,很可能都會遇到超過單一層的不同區域

於是你的鑽石頭能壓多深? 這就取決於所有壓到產生塑性變形的區域綜合的表現

你覺得準嗎? 如果不準,工業上就不會依此為參考基準

但我只是希望大家對這個測試法有所了解,硬度並非絕對,這是其中一個條件

回到必須要探討的其他機械條件

金屬材料的強度,指的是把你要測試的材料作成固定尺寸,然後拿去拉看看

(當然除了用拉的,還可以用彎的,用轉的,用壓的,甚至用剪的,每一種方法會有對應的規範,很可能也會有很不一樣的結果,這邊不繼續討論)

然後拉到斷裂時,很直覺的,就是它被破壞所需要的強度,或者說抗拉強度

去拉他,就會伸長,但是在拉斷之前,有很長一段變形是可以彈回原樣的,這叫做彈性變形

在此之前,就好比彈簧稍微拉了還會回到原點一樣,如果拉過頭,它開始回不原點了,這個位置叫做 "降伏強度"

也就是超過降伏強度之後,他就會產生所謂的塑性變形



這就產生一個重點

彈性好的東西,有可能一樣的力量,變形量比別人多,也就是剛性比較差,或者說楊氏係數比較低

剛性好,代表比較硬調,卻不代表強度就比較高

所以跟鉛筆蕊一樣,很硬,不容易彎折,卻是一碰就斷

要是強度高,剛性也高的話,那就跟模型馬達軸心一樣,又硬又折不斷


但如果彈性好剛性差,但是強度比較高,這是什麼狀況呢? 就是很軟,一碰就彎,放了就回彈

舉例來說的話,那就是彈簧鋼線,或者是發條之類的東西了

所以除了表面硬度之外

我們討論了彈性好壞,還有強度高低

當然還有所謂的延展性,耐磨性,抗衝擊性等等等

如果你想知道某些機械元件好外,能討論的問題非常多

撇除掉其他考量,就單以硬度這個問題來討論

只要是量產的問題,就會遇到品質一致度,批量誤差等等不易控管的狀況

或許我拿了A牌的B工具測試,得到了C結果,但是別人買了不同批,結果就會不一樣

所以取樣的方式,以及取樣的數量等等,基本上也是個大問題

網路上資訊太多,太多人喜歡造神,許多部落格用"神話"的方式來描述某些商品,讓人看了頭很痛

我想帶我的讀者們進入 "理性思考" 的層面,而不是那種 "某人說的一定正確" 的單向我說了你就當真的模式

因此,我為了想知道某些工具到底有多硬,所以買了硬度計當作參考,我相信是很有參考性

在開始發表結果之前,我先寫這一偏稍微基礎一點的枯燥內容

主要還是要大家不要把"硬度"太過於神話,評論東西時多留些其他角度,多動些腦筋思考

雖然"硬度"十足具有參考價值,卻也無法完全靠他來判斷工具好壞

(離開書本太多年,或有些小地方的正確性可以再修飾,有寫錯請不吝指教,有想到什麼會再隨時補充上來)