1. Welches sind die wichtigsten Härteskalen zur Prüfung von verzinkten Stahlspulen? Was sind ihre jeweiligen anwendbaren Bereiche?
Die Rockwell-Härteskala B (HRB) wird am häufigsten zur Prüfung der Härte verzinkter Stahlspulen verwendet, gefolgt von der Vickers-Härte (HV) und der Brinell-Härte (HB). Bei der Rockwell-Härteprüfung wird eine gehärtete Stahlkugel mit einem bestimmten Durchmesser unter einer festgelegten Belastung in die Probenoberfläche gedrückt. Der Härtewert wird durch Messung der Eindrucktiefe ermittelt; Je größer die Tiefe, desto geringer die Härte. Diese Methode ist schnell und erfordert keine Messung der Eindruckdiagonale und wird daher häufig zur Qualitätskontrolle in der Produktion eingesetzt. Da das Grundmaterial von verzinkten Stahlblechen überwiegend kohlenstoffarmer und niedriglegierter Stahl mit einer Dicke von typischerweise 0,3 bis 5,0 mm ist, ist die HRB-Skala besonders geeignet. Die Gesamtlast beträgt 100 kg, wobei ein Stahlkugel-Eindringkörper mit einem Durchmesser von 1/16 Zoll verwendet wird. Wenn die Festigkeit des Grundmaterials hoch ist und die Härte HRB 100 übersteigt, kann die HRC- oder HRA-Skala (unter Verwendung eines Diamantkegel-Eindringkörpers) verwendet werden, und die Eindringtiefe sollte kontrolliert werden, um ein Versagen des Eindringkörpers zu vermeiden. Die Vickers-Härte (HV) ist äußerst vielseitig und eignet sich zur Beurteilung der Härte dünner Plattenquerschnitte oder mikroskopischer Bereiche. Die Prüfung ist jedoch langsam und erfordert eine hohe Ebenheit der Probenoberfläche, sodass sie hauptsächlich zur Qualitätsprüfung verwendet wird. In der technischen Praxis werden Leeb-Härteprüfgeräte häufig auch für zerstörungsfreie Prüfungen vor Ort eingesetzt, wobei HRB und HV am besten geeignet sind. Die Prüfergebnisse werden dann zur Materialbestimmung in Zugfestigkeitswerte umgerechnet.
2. Wie werden die Härtegrade verzinkter Coils entsprechend ihrem Kaltverfestigungsgrad vom weichsten zum härtesten klassifiziert?
A: Die Härtegrade verzinkter Coils werden entsprechend dem Kaltverfestigungsgrad des Grundmaterials nach dem Kaltwalzen und seinem Glühzustand in fünf Stufen eingeteilt, vom weichsten bis zum härtesten. Der weichgeglühte Zustand (üblicherweise mit S bezeichnet) entspricht einer Härte von etwa HRB 85-110. Das Grundmaterial wurde einer vollständigen Rekristallisationsglühung unterzogen, was zu einer gleichmäßigen Struktur und einer guten Plastizität führt und zum Tiefziehen geeignet ist.. 1/8 hart entspricht HRB 50-71, HV 95-130. Das Grundmaterial wurde einer leichten Kaltwalzverfestigung unterzogen und wird für flache Biege- und allgemeine Biegeteile verwendet.. 1/4 hart entspricht HRB 65-80, HV 115-150. Es hat eine gewisse Festigkeit und behält eine gute Formbarkeit bei, geeignet zum Ziehen flacher zylindrischer Teile und struktureller Stützen.. 1/2 hart entspricht HRB 74-89, HV 135-185. Die Festigkeit wird weiter verbessert und für allgemeine Strukturteile und Komponenten mit bestimmten Tragfähigkeitsanforderungen verwendet. Vollsteife Materialien entsprechen HRB 85 und höher und HV 170 und höher. Das Grundmaterial ist ungeglüht oder nur leicht geglüht, so dass der hochfeste, gehärtete Zustand nach dem Kaltwalzen erhalten bleibt. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine hohe Steifigkeit erforderlich ist und keine komplexe Formgebung erforderlich ist, beispielsweise bei Dachpaneelen und Wellziegeln.
3. Wie wird der Härtegrad von verzinktem Coil in hochfestem Stahl und Baumaterialien ausgedrückt?
A: Bei niedrig-legierten hoch-Stählen und verzinkten Duplexstahl-Coils kann der Härtewert nicht mehr direkt als Sortenbezeichnung verwendet werden, aber der Festigkeitsgrad kann indirekt über den Härtebereich widergespiegelt werden. Gemäß der Norm EN 10292 wird beispielsweise feuerverzinkter, ausfällungsverstärkter Stahl auf der Grundlage der Streckgrenze in mehrere Güten unterteilt, z. B. HX260LAD, HX300LAD, HX340LAD, HX380LAD und HX420LAD. Die Festigkeit wird durch Zugabe von Mikrolegierungselementen wie Nb und Ti durch Ausscheidungsverfestigung und Kornfeinung verbessert. Unter ihnen können HX380LAD und höhere Güten Zugfestigkeiten von über 550 MPa erreichen, was Härten von etwa HRB 85–95 und HV 170–210 entspricht. Im ASTM A653-Standard gibt die Güteklasse des hoch-festen, niedrig-legierten Stahls (HSLAS) durch die Güteklassenbezeichnung direkt die Mindeststreckgrenze an. Stahlsorten, die zwingende Härteanforderungen erfüllen müssen, sind in der Norm gesondert aufgeführt und die Härteprüfbedingungen sind klar festgelegt. Für verzinkte Stahlbleche in Bauqualität (S-Serie) wie S220GD und S350GD in der europäischen Norm EN 10147 schreibt die Norm selbst keinen Härtewert vor, aber in der tatsächlichen Produktion wird die Härte als Prozesskontrollindikator für den Glühzustand und die Prozessstabilität verwendet.
4. Wie ist die Umrechnungsbeziehung zwischen Härte und Festigkeit und welche Anwendungen gibt es im Ingenieurwesen?
A: Für Substrate aus Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl, die in verzinkten Spulen verwendet werden, besteht eine gute lineare positive Korrelation zwischen der Rockwell-Härte (HRB) und der Zugfestigkeit. In der industriellen Praxis wird üblicherweise eine empirische Formel zur ungefähren Umrechnung verwendet: Zugfestigkeit (MPa) ≈ 3,2 × HRB + 150 (Diese Formel gilt für Stahl mit niedrigem --Kohlenstoffgehalt und einem HRB-Bereich von 50–100). Die Härteprüfung ist einfach und schnell und kann kontinuierlich auf Bandproduktionslinien durchgeführt werden, während die Zugprüfung das Schneiden von Standardproben erfordert und zeitaufwändig ist. Daher wird die Härteprüfung häufig in der Prozessqualitätskontrolle eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften von Teilen schnell abzuschätzen. Auf der technischen Baustelle verwenden Bediener Leeb-Härteprüfer oder tragbare Rockwell-Härteprüfer, um Härteprüfungen an verzinkten Coils oder Fertigprodukten durchzuführen, den HRB-Wert anhand von Tabellen in einen Zugfestigkeitswert umzuwandeln und dann zu bestimmen, ob das Material die Konstruktionsanforderungen gemäß Standards wie GB/T 700 und GB/T 1591 erfüllt. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Umrechnungsbeziehung nur für den Vergleich derselben Stahlsorte und ähnlicher Wärmebehandlungsbedingungen gilt. Bei verzinkten Coils mit unterschiedlichen Zusammensetzungssystemen (z. B. IF-Stahl und phosphorhaltiger hochfester Stahl) kann dieselbe Umrechnungsformel nicht direkt auf alle Materialien angewendet werden.
5. Beeinflusst die Verzinkungsschicht selbst die Ergebnisse der Härteprüfung? Wie kann man richtig vorgehen, um die wahre Härte des Untergrunds zu ermitteln?
A: Der Einfluss der Verzinkungsschicht auf die Ergebnisse der Härteprüfung des Untergrundes ist im Allgemeinen vernachlässigbar. Die Dicke der Verzinkungsschicht liegt im Allgemeinen zwischen 5 und 30 Mikrometern (insgesamt für beide Seiten, etwa 2,5 bis 15 Mikrometer für eine Seite), während die Eindringtiefe des Rockwell-Härtetest-Stahlkugeleindringkörpers auf der Metalloberfläche typischerweise 0,1 bis 0,5 Millimeter erreicht. Die Eindringtiefe übersteigt die Dicke der Verzinkungsschicht bei weitem. Daher wird der gemessene Härtewert hauptsächlich vom Stahlsubstrat bestimmt; Die Zinkschicht stellt nur eine flache Oberflächenschicht dar und ihr Beitrag zur Eindruckfestigkeit ist vernachlässigbar. Baosteel gibt in seinen technischen Produktspezifikationen außerdem klar an, dass der Einfluss der Verzinkungsschicht selbst auf den Härtewert vernachlässigbar ist. Um die Genauigkeit der Testergebnisse sicherzustellen, sollten jedoch dennoch die folgenden Betriebspunkte beachtet werden: Erstens können vor dem Testen die zink-reiche Schicht und die Ölflecken auf der Oberfläche des Testpunkts vorsichtig mit feinem Schleifpapier entfernt werden, übermäßiges Schleifen sollte jedoch vermieden werden, um Schäden am Untergrund zu vermeiden; Zweitens sollten mindestens 35 Testpunkte in Breiten- und Längenrichtung erfasst werden, um Einzelpunktfehler zu eliminieren. Wenn schließlich bei verzinkten Coils offensichtliche Längshärteschwankungen auftreten, ist dies oft auf Prozessprobleme wie eine ungleichmäßige Glühtemperatur vor dem Verzinken zurückzuführen und nicht auf Abweichungen, die durch die Beschichtung selbst verursacht werden, und sollte durch Zugversuche und Mikrostrukturanalyse bestätigt werden. Bei dick-beschichteten Produkten mit extrem großer Beschichtungsdicke (z. B. mehr als 80 Mikrometer) wird empfohlen, die Testoberfläche der Probe vor der Durchführung des Härtetests leicht bis zur Substratschicht abzuschleifen, um den genauesten und zuverlässigsten Wert für die Substrathärte zu erhalten.