1. ¿Cuáles son las principales escalas de dureza utilizadas para probar bobinas de acero galvanizado? ¿Cuáles son sus respectivos rangos aplicables?
La escala de dureza Rockwell B (HRB) es la más utilizada para probar la dureza de bobinas de acero galvanizado, seguida de la dureza Vickers (HV) y la dureza Brinell (HB). La prueba de dureza Rockwell implica presionar una bola de acero endurecido de cierto diámetro en la superficie de la muestra bajo una carga específica. El valor de dureza se determina midiendo la profundidad de la indentación; cuanto mayor es la profundidad, menor es la dureza. Este método es rápido y no requiere medir la diagonal de la sangría, lo que lo hace ampliamente utilizado para el control de calidad en la producción. Dado que el material base de las láminas de acero galvanizado es principalmente acero con bajo-carbono y acero de baja-aleación, con un espesor que normalmente oscila entre 0,3 y 5,0 mm, la escala HRB es particularmente adecuada. Su carga total es de 100 kg, utilizando un penetrador de bolas de acero de 1/16 de pulgada de diámetro. Cuando la resistencia del material base es alta y la dureza excede HRB 100, se puede usar la escala HRC o HRA (usando un penetrador de cono de diamante), y se debe controlar la profundidad de la indentación para evitar fallas del penetrador. La dureza Vickers (HV) es muy versátil y adecuada para evaluar la dureza de secciones transversales de placas delgadas o áreas microscópicas. Sin embargo, su prueba es lenta y requiere una superficie muy plana de la muestra, por lo que se utiliza principalmente para la inspección de arbitraje de calidad. En la práctica de la ingeniería, los probadores de dureza Leeb también se utilizan comúnmente para-pruebas no-destructivas in situ, siendo HRB y HV los mejores. Luego, los resultados de la prueba se convierten en valores de resistencia a la tracción para la determinación del material.
2. ¿Cómo se clasifican los grados de dureza de las bobinas galvanizadas de más blandas a más duras según su grado de endurecimiento por trabajo?
R: Los grados de dureza de las bobinas galvanizadas se clasifican en cinco niveles, desde el más suave al más duro, según el grado de endurecimiento por trabajo del material base después del laminado en frío y su estado de recocido. El estado blando recocido (normalmente denominado S) corresponde a una dureza de aproximadamente HRB 85-110. El material base se ha sometido a un recocido de recristalización completo, lo que da como resultado una estructura uniforme y buena plasticidad, adecuado para embutición profunda. 1/8 duro corresponde a HRB 50-71, HV 95-130. El material base se ha sometido a un ligero endurecimiento por laminación en frío, utilizado para doblado superficial y piezas de doblado general. 1/4 duro corresponde a HRB 65-80, HV 115-150. Tiene cierta resistencia y mantiene una buena formabilidad, adecuado para embutir piezas cilíndricas poco profundas y soportes estructurales . 1/2 duro corresponde a HRB 74-89, HV 135-185. La resistencia se mejora aún más y se utiliza para piezas y componentes estructurales generales con ciertos requisitos de carga. Los materiales totalmente rígidos corresponden a HRB 85 y superiores y HV 170 y superiores. El material base no está recocido o está ligeramente recocido, manteniendo el estado endurecido de alta resistencia después del laminado en frío. Se utilizan en aplicaciones donde se requiere una gran rigidez y no es necesario un conformado complejo, como paneles de techo y tejas corrugadas.
3. ¿Cómo se expresa el grado de dureza de la bobina galvanizada en acero de alta-resistencia y materiales de grado estructural?
R: Para bobinas galvanizadas de acero dúplex y de acero de baja-aleación y alta-resistencia, el valor de dureza ya no se puede utilizar directamente como designación de grado, pero el grado de resistencia se puede reflejar indirectamente a través del rango de dureza. Por ejemplo, según la norma EN 10292, el acero-galvanizado por precipitación-galvanizado en caliente se divide en varios grados según su límite elástico, como HX260LAD, HX300LAD, HX340LAD, HX380LAD y HX420LAD. La resistencia se mejora añadiendo elementos de microaleación como Nb y Ti mediante el fortalecimiento por precipitación y el refinamiento del grano. Entre ellos, HX380LAD y grados superiores pueden alcanzar resistencias a la tracción de más de 550 MPa, correspondientes a durezas de aproximadamente HRB 85~95 y HV 170~210. En la norma ASTM A653, el grado de acero de alta-resistencia y baja-aleación (HSLAS) indica directamente el límite elástico mínimo a través de la designación del grado. Los grados de acero que deben cumplir requisitos obligatorios de dureza se enumeran por separado en la norma y las condiciones de prueba de dureza se especifican claramente. Para láminas de acero galvanizado de grado estructural (serie S), como S220GD y S350GD en la norma europea EN 10147, la norma en sí no exige un valor de dureza, pero en la producción real, la dureza se utiliza como indicador de control del proceso para el estado de recocido y la estabilidad del proceso.
4. ¿Cuál es la relación de conversión entre dureza y resistencia y cuáles son sus aplicaciones en ingeniería?
R: Para los sustratos de acero al carbono y de acero de baja-aleación utilizados en bobinas galvanizadas, existe una buena correlación lineal positiva entre la dureza Rockwell (HRB) y la resistencia a la tracción. En la práctica industrial, se utiliza comúnmente una fórmula empírica para la conversión aproximada: Resistencia a la tracción (MPa) ≈ 3,2 × HRB + 150 (Esta fórmula es aplicable a acero con bajo contenido de carbono-con un rango de HRB de 50~100). Las pruebas de dureza son sencillas y rápidas, y se pueden realizar de forma continua en líneas de producción de tiras, mientras que las pruebas de tracción requieren cortar muestras estándar y consumen mucho tiempo. Por lo tanto, las pruebas de dureza se utilizan ampliamente en el control de calidad de procesos para estimar rápidamente las propiedades mecánicas de las piezas. En el sitio de ingeniería, los operadores utilizan probadores de dureza Leeb o probadores de dureza Rockwell portátiles para realizar pruebas de dureza en bobinas galvanizadas o productos terminados, convertir el valor HRB en valor de resistencia a la tracción consultando las tablas y luego determinar si el material cumple con los requisitos de diseño de acuerdo con estándares como GB/T 700 y GB/T 1591. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que esta relación de conversión solo es aplicable a la comparación del mismo grado de acero y condiciones de tratamiento térmico similares. Para bobinas galvanizadas con diferentes sistemas de composición (como acero IF y acero que contiene fósforo-de alta-resistencia), no se puede aplicar directamente la misma fórmula de conversión a todos los materiales.
5. ¿La propia capa de zinc afecta los resultados de la prueba de dureza? ¿Cómo operar correctamente para obtener la verdadera dureza del sustrato?
R: La influencia de la capa de zinc en los resultados de la prueba de dureza del sustrato es generalmente insignificante. El espesor de la capa de revestimiento de zinc generalmente está entre 5 y 30 micrómetros (en total para ambos lados, aproximadamente de 2,5 a 15 micrómetros para un lado), mientras que la profundidad de indentación de la bola de acero de prueba de dureza Rockwell en la superficie del metal alcanza típicamente de 0,1 a 0,5 milímetros. La profundidad de la muesca excede con creces el espesor de la capa de zinc. Por lo tanto, el valor de dureza medido está determinado principalmente por el sustrato de acero; la capa de zinc sólo proporciona una capa superficial poco profunda y su contribución a la resistencia a las indentaciones es insignificante. Baosteel también indica claramente en las especificaciones técnicas de su producto que la influencia de la propia capa de zinc en el valor de dureza es insignificante. Sin embargo, para garantizar la precisión de los resultados de la prueba, aún se deben tener en cuenta los siguientes puntos operativos: Primero, antes de realizar la prueba, la capa rica en zinc-y las manchas de aceite en la superficie del punto de prueba se pueden eliminar suavemente con papel de lija fino, pero se debe evitar el lijado excesivo para evitar daños al sustrato; en segundo lugar, se deben tomar al menos 35 puntos de prueba en las direcciones de ancho y largo para eliminar errores de un solo-punto; Finalmente, cuando hay fluctuaciones obvias de dureza longitudinal en las bobinas galvanizadas, a menudo reflejan problemas del proceso, como una temperatura de recocido desigual antes de la galvanización, en lugar de desviaciones causadas por el recubrimiento en sí, y deben confirmarse mediante pruebas de tracción y análisis de microestructura. Para productos recubiertos-gruesos con un espesor de recubrimiento extremadamente grande (por ejemplo, superior a 80 micrómetros), se recomienda pulir ligeramente la superficie de prueba de la muestra hasta la capa del sustrato antes de realizar la prueba de dureza para obtener el valor de dureza del sustrato más preciso y confiable.