Độ cứng được xem là một trong những chỉ tiêu đo lường quan trọng đối với vật liệu. Và ngày nay, có nhiều đơn vị được sử dụng để đo độ cứng, có thể kể đến như HR (HRC - HRB), HB, HV, ... Show Ở nước ta thì đơn vị đo độ cứng theo Rockwell (HRC) được sử dụng khá phổ biến. Vì vậy mà hôm nay Thép công nghiệp Phú Thịnh xin giới thiệu quý đọc giả về đơn vị đo độ cứng HRC là gì trong bài viết dưới đây. 1. Lịch sử ra đời phương pháp đo độ cứng Rockwell Năm 1914, hai nhà khoa học tên là Hugh M.Rockwell và Stanley P.Rockwell đã tìm ra phương pháp thử độ cứng Rockwell dựa trên những khái niệm cơ bản về phép đo độ cứng thông qua chiều sâu vi phân của giáo sư người Áo (tên là Ludwig). Kể từ đó phương pháp đo độ cứng Rockwell ra đời. Và phương pháp này sau đó đã được ứng dụng khá phổ biến trong việc xác định nhanh hiệu ứng của nhiệt luyện vật liệu. 2. Phương pháp đo đo độ cứng Rockwell Theo phương pháp này, một mũi nhọn kim cương có góc đỉnh là 120° và bán kính cong R = 0,2 mm hay viên bi thép tôi cứng có đường kính là 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 inchs được ấn lên bề mặt vật cẩn thử. Độ cứng được xác định bằng cách ta lần lượt tác dụng lên viên bi hoặc mũi kim cương với hai lực ấn nối tiếp.  Đơn vị đo độ cứng HRC là gì? Tuỳ thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng mà người ta phân độ cứng Rockwell ra 3 thang tương ứng RA, RB, RC. 3. Đơn vị đo độ cứng HRC là gì? Đơn vị đo độ cứng HRC (Hardness Rockwell C) là đơn vị đo lượng độ cứng của vật liệu như thép SKD11, SKD61, SCM440, DC11, … Trên máy đo độ cứng sử dụng đơn vị đo Rockwell thì có thang đo C (chữ đen) với mũi nhọn kim cương và lực ấn 150 kg. Thang C dùng để đo các vật liệu có độ cứng trung bình và cao (thép sau khi nhiệt luyện: Tôi chân không, tôi dầu, …). Ngoài ra, còn có thang đo B (chữ đỏ) dùng để thử độ cứng của thép chưa tôi, đồng, … với lực ấn 100 kg và thang đo A với với lực ấn 60 kg. Tùy vào vật liệu mà ta sử dụng thang đo cho phù hợp. Để thuận lợi cho việc lựa chọn phương pháp xác định độ cứng ta có thể sơ bộ phân loại như sau:
4. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp đo độ cứng Rockwell
Trên đây là những thông tin về đơn vị đo lượng độ cứng vật liệu HRC. Hy vọng những nội dung trên giúp được quý đọc giả có thêm thông tin và ứng dụng cho công việc của mình một cách phù hợp. Xin chào và hẹn gặp lại quý vị trong bài viết lần sau. 5. Liên hệ mua bán/báo giá thép SCM440H hoặc đặt hàng trực tuyến THÉP CÔNG NGHIỆP PHÚ THỊNH - Hotline: 0931 91 16 16 - Email: - Website: www.thepphuthinh.com - Văn phòng: 63 Đường TA12, Khu phố 3, phường Thới An, Quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh. - Xưởng: 323 Đặng Thúc Vịnh, Ấp 3, xã Đông Thạnh, huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh. - Youtube: Thép công nghiệp Phú Thịnh - Fanpage: Thép SCM440 Phú Thịnh
Độ cứng là một thuộc tính cơ bản của vật liệu, thuật ngữ độ cứng phản ánh tính chịu uốn, mài mòn, trầy xước của vật. Cùng với sự phát triển của khoa học vật liệu đã có rất nhiều phương pháp đo độ cứng ra đời. Bài viết này chúng tôi xin giới thiệu một số phương pháp đo độ cứng thường được biết đến, đặc biệt ứng dụng cho lĩnh vực vật liệu kim loại. Ngày nay, các phương pháp đo độ cứng thường sử dụng một đầu thử (có hình dạng đặc biệt và có độ cứng hơn mẫu đo) ấn tác động lên bề mặt mẫu thử. Theo đó trị số độ cứng được tính toán trên cơ sở lực tác động và độ sâu hoặc kích cỡ của vết lõm. Có 3 phương pháp đo độ cứng được biết đến nhiều nhất là là Brinell, Vicker và Rockwell và để đo vật liệu chất dẻo như cao su, polyme với phương pháp Shore. Phương pháp đo độ cứng RockwellLà phương pháp đo độ cứng bằng cách tác động làm lõm vật thử với một đầu thử kim cương hình nón hoặc bi thép cứng. Quy trình đo cơ bản như sau : tác động đầu thử vào vật mẫu với một lực tối thiểu, thường là 10kgf. Khi đạt độ cân bằng, thiết bị đo (theo dõi dịch chuyển của đầu đo và các phản hồi về thay đổi chiều sâu tác động của đầu đo) ghi lại giá trị xác định. Tiếp đến, trong khi vẫn duy trì lực tác động tối thiểu, người ta tác động thêm một lực tối đa. Khi đạt được độ cân bằng, thôi tác động lực tối đa nhưng vẫn duy trì lực tác động tối thiểu ban đầu. Khi lực tối đa được thu về, độ sâu vết lõm trên bề mặt vật thử sẽ được phục hồi một phần. Độ sâu vết lõm còn lại (kết quả của phát và thu lực tối đa) được sử dụng để tính toán độ cứng Rockwell. Có nhiều thang đo độ cứng Rockwell, ký hiệu là HRA, HRB, HRC, … tuỳ thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng. * HRA . . . . carbides, thép tôi cứng bề mặt * HRB . . . . Phôi đồng đỏ, thép mềm, phôi nhôm, gang mềm… * HRC . . . . Thép, gang cứng , thép tôi hoặc các vật liệu cứng hơn 100 HRB * HRD . . . . Thép mỏng, gang mềm * HRE . . . . Gang, nhôm , kim loại ổ bi * HRF . . . . Kim loại tấm có chiều dày mỏng * HRG . . . . Đồng phốt pho, beryllium copper,Thiếc, chì … * HRM . . . . Kim loại ổ bi mềm, nhựa, các vật liệu cực mỏng Ví dụ như thép tôi được thử ở thang đo C với đầu thử kim cương và lực tác động tối đa 150kg sẽ nằm trong khoảng HRC 20 tới HRC 70. Với các vật liệu mềm hơn được thử ở thang đo B bi thử đường kính 1/16 inch và lực thử tối đa 100 kg, kết quả đo trong phạm vi HRB 0 tới HRB 100. Thang đo A (với đầu thử kim cương và lực thử tối đa 60kg) thường dùng dải phạm vi vật liệu đồng nhiệt luyện tới carbide. Kiểm tra độ cứng theo phương pháp Rockwell cho kết quả nhanh và chính xác. Vết lõm bằng phương pháp thử này thường rất nhỏ, do đó chi tiết sau nhiệt luyện có thể thử độ cứng bằng phương pháp này mà không bị hư hại.
Phương pháp đo độ cứng BrinellĐây là phương pháp đo độ cứng do J.A. Brinell đưa ra vào năm 1900, sử dụng một viên bi thép có đường kính 10mm với lực ấn 3000 kg ấn lõm vào bề mặt kim loại. Đối với các kim loại mềm, lực ấn sẽ được giảm xuống 500kg, còn đối với các kim loại cực cứng, sẽ sử dụng đến bi thử cardbide tungsten để giảm thiểu biến dạng đầu thử. Lực tác động toàn phần sẽ được duy trì trong khoảng 10 – 15 giây đối với thử độ cứng của gang và thép, và tối thiểu 30 giây với các kim loại khác. Đường kính của vết lõm trên bề mặt vật liệu thử được đo bằng kính hiển vi. Độ cứng Brinell được thiết bị đo tự động tính toán và cho ra kết quả. Thông số độ cứng Brinell thường được viết liền với các điều kiện thử (Ví dụ 75HB 10/500/30 có nghĩa là độ cứng Brinel 75 đo được khi sử dụng bi thử đường kính 10mm, lực thử 500 kg tác động trong vòng 30 giây). So với các phương pháp thử độ cứng khác, bi thử Brinell tạo ra vết lõm sâu và rộng nhất, do đó phép thử sẽ bình quân được độ cứng trên một phạm vi rộng hơn của vật đo. Đây là phương pháp tối ưu để đo độ cứng cho khối vật liệu hoặc hoặc độ cứng tổng thể của một loại vật liệu, đặc biệt là vật liệu có cấu trúc không đồng đều. Các vết xước và độ nhám bề mặt hầu như không ảnh hưởng tới phép thử Brinell. Tuy nhiên phương pháp thử này không phù hợp với đo các vật thể nhỏ. Phương pháp đo Độ cứng VickersPhép kiểm tra độ cứng Vickers được phát minh vào năm 1922 bởi kỹ sư Smith và Sandland, tại vương quốc Anh. Như là một sự thay thế cho phương pháp đo độ cứng Brinell. Chỉ số độ cứng được quyết định bởi trọng lượng trên diện tích bề mặt của vết lõm Các tính toán của phép kiểm tra độ cứng Vickers không phụ thuộc kích cỡ của đầu thử. Đầu thử có thể sử dụng cho mọi loại vật liệu. Phép thử này sử dụng một mũi thử kim cương hình chóp 4 cạnh có kích thước tiêu chuẩn, góc giữa các mặt phẳng đối diện là 136o(±3o). Mũi thử được ấn vào vật liệu dưới tác dụng của các tải trọng 50N, 100N, 200N, 300N, 500N, 1000N. Sau khi cắt tải trọng, tiến hành đo đường chéo D1, D2 của vết lõm, và tra theo bảng sẽ có trị số độ cứng Vickers (hoặc giá trị cho trên màn hình nếu dùng máy hiển thị số). Độ cứng Vickers tính bằng F/S. Lấy lực thử F chia cho diện tích bề mặt lõm S. Bề mặt lõm S được tính theo độ dài trung bình hai đường chéo d. Bề mặt lõm được tạo thành khi tác dụng một lực vào mẫu thử với mũi đột kim cương, hình chóp.
Phương pháp đo độ cứng ShorePhương pháp đo độ cứng SHORE được phát triển vào những năm 1920, ông Albert F. Shore đã phát minh ra thiết bị đo lường tên Durometer. Phương pháp đo độ cứng theo Shore đo độ cứng trong điều kiện đàn hồi của vật liệu. Chuyên dùng để đo những chất dẻo như polyme hay cao su. Độ cứng shore là đơn vị đo của độ bền vật liệu chống lại lực ấn từ các mũi thử. Trị số càng cao thì độ bền càng cao. Độ cứng Shore sử dụng thang đo Shore A hoặc Shore D, là phương pháp sử dụng cho cao su và vật liệu đàn hồi và cũng thường được sử dụng cho những chất liệu nhựa mềm hơn như là : polyolefins, fluoropolymers, và vinyls. Thang đo Shore A được sử dụng cho những vật liệu bằng cao su mềm, còn thang đo Shore D sử dụng cho vật liệu cứng hơn. Độ cứng Shore A liên quan đến những vật liệu đàn hồi như cao su và nhựa dẻo có thể được xác định với một dụng cụ được gọi là máy đo dộ cứng Shore A . Nếu đầu đo hoàn toàn xuyên qua mẫu thử thì nó đạt giá trị là 0, còn nếu không có sự xuyên qua thì đạt trị số là 100. Trị số này không có thứ nguyên. Bảng 2 dải đo độ cứng Shore:
Phạm vi ứng dụng của các phương pháp đo?Vậy thì mỗi phương pháp đo khác nhau sẽ ứng dụng cho các trường hợp thực tế ra sao? Lựa chọn phương pháp đo nào cho phù hợp với yêu cầu? – Đối với phương pháp đo Rockwell: Kết luậnTrên đây là các phương pháp đo độ cứng phổ biến nhất. Chúng tôi hy vọng qua bài viết này bạn có thêm nhiều hiểu biết về vấn đề này. |
