Độ cứng là thước đo khả năng của vật liệu kim loại chống lại lực ép hoặc khắc của bên ngoài, và là một trong những chỉ số quan trọng nhất về tính chất cơ học của vật liệu kim loại. Kiểm tra độ cứng là một trong những phương pháp kiểm tra nhanh nhất, kinh tế nhất và đơn giản nhất để đánh giá tính chất cơ học của kim loại. Kiểm tra độ cứng có thể phản ánh sự khác biệt về tính chất của vật liệu kim loại trong các thành phần hóa học, cấu trúc tổ chức và điều kiện quy trình xử lý nhiệt khác nhau, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm tra tính chất kim loại, giám sát chất lượng quy trình xử lý nhiệt và phát triển vật liệu mới.
brinell độ cứng
Nó đạt được bằng cách ấn một viên bi thép tôi hoặc viên bi cacbua có đường kính D vào bề mặt của vật liệu kim loại cần đo bằng tải trọng P có kích thước nhất định, giữ trong một khoảng thời gian nhất định rồi nhấc tải trọng ra. Tỷ lệ giữa tải trọng P với diện tích bề mặt của vết lõm F là giá trị độ cứng Brinell, được ký hiệu là HB. Giá trị độ cứng Brinell thường được biểu thị bằng kilôgam lực/mm² (N/mm²), nhưng trên thực tế chúng cũng thường được sử dụng là HBW hoặc HBS.
1 phương pháp đo lường
Điều kiện thử nghiệm: tải trọng thử nghiệm và đường kính của bi thép thử nghiệm cần được xác định theo hiệu suất thực tế của vật liệu. Tải trọng thử nghiệm chung và đường kính bi thép có tiêu chuẩn cố định để thích ứng với thử nghiệm độ cứng của các vật liệu khác nhau.
Quy trình đo lường: Đầu tiên, vật liệu cần thử nghiệm được đặt trên máy thử độ cứng, sau đó tiến hành thử nghiệm độ lõm bằng tải trọng đã chọn và bi thép. Sau khi giữ trong một thời gian nhất định, tải trọng được gỡ bỏ và đường kính của vết lõm được đo.
Tính toán độ cứng: Dựa trên đường kính của vết lõm, giá trị độ cứng Brinell có thể được tính toán bằng công thức hoặc bằng cách tra cứu bảng.
2 Ứng dụng
Máy đo độ cứng Brinell chủ yếu được sử dụng để xác định độ cứng của gang, thép, kim loại màu, hợp kim mềm và các vật liệu khác.
Nó được sử dụng rộng rãi trong luyện kim, rèn, điện, máy móc dầu khí, phương tiện đường sắt, ô tô, thiết bị quân sự, phòng thí nghiệm, trường cao đẳng, đại học và nghiên cứu khoa học.
3 phương pháp biểu đạt
Biểu tượng độ cứng Brinell với HBS hoặc HBW. HBS chỉ ra rằng đầu đo là bi thép tôi, được sử dụng để xác định giá trị độ cứng Brinell thấp hơn vật liệu 450; HBW chỉ ra rằng đầu đo là cacbua xi măng, được sử dụng để xác định giá trị độ cứng Brinell thấp hơn vật liệu 650.
Biểu thức: số trước HBS hoặc HBW là giá trị độ cứng, theo sau là các số để chỉ ra các điều kiện thử nghiệm, bao gồm đường kính của viên bi của đầu đo, tải trọng thử nghiệm và thời gian giữ tải trọng thử nghiệm (10~15 giây không được đánh dấu). Ví dụ, 170HBS10/1000/30 chỉ ra rằng giá trị độ cứng Brinell là 170 được đo bằng một viên bi thép có đường kính 10 mm, giữ trong 30 giây dưới tải trọng thử nghiệm là 9807 N (1000 kg.).
Độ cứng Vickers
Độ cứng Vickers, được thể hiện bằng ký hiệu HV, là Smith (Robert L. Smith) và Sedland (George E. Sandland) của Anh vào năm 1921 trong công ty Vickers (Vickers Ltd) đề xuất. Nó sử dụng góc bề mặt tương đối 136 độ giữa đầu đo hình nón lăng trụ dương kim cương, trong các điều khoản của tải trọng F dưới tác động của áp suất vào bề mặt mẫu thử, giữ một khoảng thời gian nhất định sau khi dỡ tải, đo chiều dài đường chéo vết lõm d, sau đó tính diện tích bề mặt của vết lõm, và cuối cùng ra khỏi vết lõm của áp suất trung bình trên diện tích bề mặt của giá trị độ cứng của kim loại Vickers.
1 Phương pháp đo lường
Trong phép đo thực tế, không cần phải thực hiện các phép tính phức tạp mà chỉ cần căn cứ vào giá trị độ dài đường chéo đo được của vết lõm d, trực tiếp kiểm tra bảng để có được giá trị độ cứng đo được.
Máy kiểm tra độ cứng Vickers thường được sử dụng với phạm vi tải từ 49,03 ~ 980,7N, phù hợp để xác định độ cứng của các phôi lớn hơn và lớp bề mặt sâu hơn.
Để xác định độ cứng của phôi mỏng hơn, bề mặt dụng cụ hoặc lớp mạ, bạn có thể sử dụng tải trọng nhỏ độ cứng Vickers, tải trọng thử nghiệm từ 1,961 ~ 49,03N.
Độ cứng Micro Vickers thích hợp cho phân tích dưới kính hiển vi.
2 Biểu diễn
Giá trị độ cứng Vickers theo định dạng chuẩn để báo cáo xHVy, trong đó x biểu thị giá trị độ cứng Vickers, y biểu thị phép đo giá trị tải được sử dụng (đơn vị: lực kg). Ví dụ, giá trị độ cứng 185HV5 là 185, phép đo giá trị tải được sử dụng cho lực 5 kg.
3 Phạm vi ứng dụng
Máy đo độ cứng Vickers có phạm vi ứng dụng rộng, có thể đo hầu hết các vật liệu kim loại được sử dụng trong công nghiệp, từ vật liệu rất mềm đến vật liệu rất cứng đều có thể đo được. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng để kiểm tra độ cứng của vật liệu gốm, nhựa và cao su, vật liệu bìa cứng, v.v.
4 Yêu cầu mẫu
Bề mặt mẫu vật phải nhẵn và phẳng, không có lớp oxit, mảnh vụn và dầu.
Nhìn chung, thông số độ nhám bề mặt mẫu độ cứng Vickers Ra không lớn hơn {{0}}.40μm, mẫu độ cứng Vickers tải nhỏ không lớn hơn 0,20μm, mẫu độ cứng Vickers vi mô không lớn hơn 0,10μm.
Rockwell độ cứng
Độ cứng Rockwell là chỉ số để xác định giá trị độ cứng theo độ sâu biến dạng dẻo của vết lõm. Nó sử dụng các điều kiện quy định của đầu ấn (hình nón kim cương, bi thép hoặc bi cacbua vonfram) được ép vào bề mặt mẫu theo hai bước và đo độ sâu còn lại của vết lõm h để biểu thị độ cứng.
1 phương pháp đo lực ấn và lực thử
Kiểm tra độ cứng Rockwell sử dụng ba loại đầu đo (hình nón kim cương và hai đường kính bi thép) và ba loại lực thử (60kg, 100kg, 150kg). Các kết hợp này tương ứng với độ cứng Rockwell của chín thang đo, cụ thể là HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK. Kiểm tra độ cứng Rockwell bề mặt sử dụng hai đầu đo và ba lực thử nhỏ hơn (15kg, 30kg, 45kg), tương ứng với sáu thang đo.
2 Tính toán giá trị độ cứng
Giá trị độ cứng Rockwell được tính theo công thức sau: N-hằng số (đối với các thang đo khác nhau, N lấy 100 hoặc 130); h-độ sâu vết lõm còn lại, mm; S-hằng số (đối với độ cứng Rockwell, S=0.002mm; đối với độ cứng Rockwell bề mặt, S=0.001mm).
3 Đặc điểm
Ưu điểm: Thử độ cứng Rockwell đơn giản và nhanh chóng, vết lõm nhỏ, phạm vi xác định rộng, áp dụng được cho hầu hết các vật liệu kim loại.
Nhược điểm: tính đại diện kém, khả năng lặp lại dữ liệu không tốt, không áp dụng được cho tổ chức vật liệu không đồng đều hoặc vật liệu mỏng và lớp cứng bề mặt.
4 Ứng dụng
Thử nghiệm độ cứng Rockwell thường được sử dụng cho các vật liệu có độ cứng cao như thép tôi, gang, v.v.
Ba thang đo thường được sử dụng là HRA, HRB và HRC, phù hợp với các vật liệu có độ cứng khác nhau.
Lựa chọn thang đo độ cứng
HRA: Dùng cho vật liệu có độ cứng cao hơn như thép tấm, cacbua xi măng, chịu tải trọng 60kg và đầu thử hình nón kim cương.
HRB: Dùng cho vật liệu có độ cứng thấp như thép mềm, kim loại màu, thép ủ,... tải trọng 100kg, bi thép tôi đường kính 1,5875mm.
HRC: Dùng cho vật liệu có độ cứng cao hơn như thép tôi, gang,... sử dụng tải trọng 150kg và đầu thử hình nón kim cương.
Bằng cách lựa chọn sự kết hợp phù hợp giữa đầu ấn và lực thử, thử nghiệm độ cứng Rockwell có thể cung cấp giá trị độ cứng chính xác, cung cấp cơ sở quan trọng cho việc lựa chọn vật liệu và kiểm soát chất lượng.
