Độ cứng của vật liệu được định nghĩa là khả năng chống lại sự biến dạng hoặc vết lõm dẻo cục bộ của vật liệu cụ thể. Thuật ngữ này cũng có thể được sử dụng để mô tả khả năng chống trầy xước, mài mòn hoặc cắt của vật liệu. Đối với kim loại, độ cứng thường được sử dụng để đánh giá khả năng chống biến dạng vĩnh viễn của chúng do tác dụng của tải trọng tập trung. Độ cứng của kim loại càng cao thì khả năng giữ nguyên hình dạng dưới tác dụng của ngoại lực càng mạnh.

Độ cứng của kim loại phụ thuộc phần lớn vào các thông số khác như độ cứng, độ bền, độ biến dạng, độ dẻo và cường độ năng suất. Biết độ cứng của kim loại rất hữu ích vì nó giúp chọn vật liệu phù hợp cho một ứng dụng cụ thể. Biết trước độ cứng của kim loại giúp đánh giá xem kim loại đó có dễ gia công hay hoạt động tốt hay không.

Phương pháp kiểm tra độ cứng

Không giống như các đặc tính vật liệu được xác định rõ ràng khác, không có thang đo tiêu chuẩn để đo độ cứng. Có nhiều phương pháp thử nghiệm khác nhau đối với vật liệu và mỗi phương pháp thử nghiệm sử dụng thang đo được xác định tùy ý để biểu thị độ cứng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá năm phương pháp thử nghiệm phổ biến nhất để đo độ cứng của vật liệu, chúng khác nhau như thế nào và chúng phù hợp nhất trong những trường hợp nào.

Kiểm tra độ cứng Brinell

Kiểm tra độ cứng Brinell cần đo đường kính của vết lõm gây ra bởi một lực tập trung không đổi tác dụng bởi một mũi khoan hình cầu bằng thép hoặc cacbua xi măng lên mẫu. Đầu dò bi thép trước tiên tiếp xúc với vật liệu, sau đó tác dụng một lực không đổi và duy trì nó trong khoảng thời gian từ 10 đến 15 giây, được gọi là thời gian lưu trú. Sau khi hết thời gian lưu, lấy đầu đo hình cầu ra, để lại một vết lõm hình tròn trên mẫu.

Độ cứng Brinell được tính bằng công thức sau:

Độ cứng Brinell, HB = lực thử tác dụng (lực kg) ÷ diện tích bề mặt vết lõm (mm2).

Phương pháp kiểm tra độ cứng này là vết lõm rộng nhất và sâu nhất trong số năm phương pháp kiểm tra được đề cập trong bài viết này. Nó có thể được thử nghiệm trên diện tích bề mặt lớn hơn của mẫu. Điều này có thể cung cấp phép kiểm tra độ cứng trung bình trên diện tích bề mặt lớn hơn của vật liệu, có ưu điểm là tính đến những điểm không đồng đều của bề mặt kim loại và các hạt tinh thể. Tuy nhiên, kiểm tra độ cứng Brinell chậm hơn các phương pháp kiểm tra khác và sẽ để lại dấu vết lớn vĩnh viễn trên mẫu thử.

Kiểm tra độ cứng Rockwell

Kiểm tra độ cứng Rockwell đánh giá độ cứng của vật liệu bằng cách đo độ sâu của vết lõm vĩnh viễn được tạo ra bằng cách tác dụng tải trọng tập trung. Con số trên thang độ cứng Rockwell càng cao thì vật liệu càng cứng. Thử nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng một mũi kim cương hoặc một quả cầu thép để tác dụng một lực nhỏ 10 kg lên bề mặt vật liệu. Độ sâu vết lõm của tải sơ bộ được ghi lại và sử dụng làm điểm tham chiếu.

Sau đó áp dụng tải chính được chỉ định trong thời gian lưu trú được chỉ định và nhấn thêm vào mẫu thử. Sự khác biệt giữa vị trí tham chiếu và độ sâu vết lõm do tải trọng chính gây ra được tính toán và ghi lại là độ sâu vết lõm cố định.

Độ cứng Rockwell được tính theo công thức sau:

Độ cứng Rockwell, HRC = [0.2-độ sâu vết lõm cố định (mm)] x 500

Thử nghiệm độ cứng Rockwell được phát triển để ít phá hủy hơn và chi phí thấp hơn thử nghiệm Brinell. Sử dụng các độ sâu khác nhau để đo độ cứng giúp loại bỏ các sai sót do khuyết tật bề mặt. Ngoài ra, giá trị độ cứng có thể được đọc mà không cần thêm thiết bị quang học, khiến nó trở thành một trong những phương pháp kiểm tra độ cứng phổ biến nhất.

Kiểm tra độ cứng Vickers

Kiểm tra độ cứng Vickers bao gồm việc sử dụng dụng cụ đo hình chóp tứ giác để tác dụng một lực không đổi được xác định chính xác lên mẫu nhằm đánh giá diện tích bề mặt của vết lõm. Đầu tiên mẫu được nâng lên cho đến khi nó tiếp xúc với dụng cụ đo. Sau đó, đầu đo tác dụng lực thử lên mẫu và tăng từ từ cho đến khi đạt giá trị quy định. Sau đó duy trì lực này trong một thời gian lưu trú thích hợp và tính diện tích bề mặt của vết lõm hình thoi hoặc hình vuông.

Sau đó sử dụng công thức sau để tính độ cứng Vickers của vật liệu:

Độ cứng Vickers, HV = lực thử tác dụng (lực kg) ÷ diện tích bề mặt vết lõm (mm2) hoặc HK=1.854 x (F/D2)

Bằng cách sử dụng vết lõm kim cương thay vì hình cầu (chẳng hạn như kiểm tra độ cứng Brinell và Rockwell), kiểm tra độ cứng Vickers có thể sử dụng ít lực hơn và đạt được độ chính xác cao hơn. Bằng cách phóng đại bề mặt kim loại đang được thử nghiệm, thử nghiệm có thể được sử dụng để khóa các thành phần cấu trúc vi mô như martensite hoặc bainite. Do bài kiểm tra độ cứng Vickers yêu cầu sử dụng quang học, thiết bị đo lường và chuẩn bị vật liệu nên chi phí thường cao hơn các bài kiểm tra độ cứng khác và mất nhiều thời gian hơn để hoàn thành so với bài kiểm tra Rockwell.

Kiểm tra độ cứng Knoop

Kiểm tra độ cứng Knoop rất giống với kiểm tra độ cứng Vickers, nghĩa là, đầu dò kim cương/kim tự tháp được sử dụng để lưu lại trên vật liệu kiểm tra trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên, dụng cụ đo Knoop là một viên kim cương mảnh nên có thể kiểm tra các vật liệu giòn và các lớp mỏng mà không có vết nứt.

Đường chéo chính của đầu đo Knoop dài hơn đường chéo Vickers khoảng ba lần và độ sâu xuyên thấu của vật liệu bằng khoảng một nửa so với thử nghiệm Vickers, do đó nó phù hợp hơn để thử nghiệm các vật liệu giòn như gốm sứ.

Kiểm tra độ cứng Knoop tạo ra một vết lõm hình thang, một trong hai đường chéo dài hơn đường chéo kia bảy lần.

Độ cứng Knoop được tính theo công thức sau:

Độ cứng Knoop, HK = lực thử tác dụng (lực kg) ÷ diện tích bề mặt vết lõm (mm2) hoặc HK=14.229 x (F/D2)

Kiểm tra độ cứng Mohs

Kiểm tra độ cứng Mohs khác với các kiểm tra được đề cập trước đó ở chỗ nó không liên quan đến lực tác dụng qua đầu đo. Thử nghiệm này đo độ cứng tương đối của vật liệu bằng cách xác định khả năng chống trầy xước của nó bởi các chất khác. Được phát triển bởi nhà địa chất và khoáng vật học người Đức Friedrich Morse, độ cứng của vật liệu được xác định bằng cách quan sát xem bề mặt của nó có thể bị trầy xước bởi một vật liệu khác có độ cứng đã biết hay không.

Một giá trị bằng số được gán cho đặc tính này bằng cách xếp hạng bảng độ cứng (bảng độ cứng Mohs) bao gồm 10 khoáng chất. Con số trên thang càng cao thì khoáng chất càng cứng. Ví dụ, nếu một chất có độ cứng chưa xác định bị trầy xước bởi orthoclase nhưng không phải bởi apatit thì độ cứng Mohs của nó nằm trong khoảng từ 5 đến 6.

Mức tăng độ cứng trên thang độ cứng Mohs rất tùy ý, không tuyến tính hay tỷ lệ thuận. Vì lý do này mà hầu hết các thử nghiệm này chỉ được sử dụng để xác định độ cứng tương đối của khoáng chất chứ không phải cho các vật liệu khác, chẳng hạn như kim loại.

Tóm tắt

Về việc xác định độ cứng của vật liệu, không có phương pháp, thang đo hay đơn vị đo lường phổ quát nào. , Mỗi phương pháp thử nghiệm có thang đo tùy ý riêng để xác định độ cứng. Hiểu được ưu điểm và nhược điểm của từng thử nghiệm là chìa khóa để xác định phương pháp nào là tốt nhất cho vật liệu đang được thử nghiệm.

Liên kết đến bài viết này ：5 phương pháp đo độ cứng của vật liệu và sự khác biệt kỹ thuật của chúng 

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Độ chính xác 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ cho gia công nhôm, berili, thép cacbon, magiê, gia công titan, Inconel, bạch kim, siêu hợp kim, axetal, polycarbonate, sợi thủy tinh, than chì và gỗ. Có khả năng gia công các bộ phận có đường kính lên đến 98 inch. và dung sai độ thẳng +/- 0.001 in. Các quy trình bao gồm phay, tiện, khoan, doa, ren, khai thác, tạo hình, khía, gia công phản lực, gia công kim loại, doa và cắt laser. Các dịch vụ thứ cấp như lắp ráp, mài không tâm, xử lý nhiệt, mạ và hàn. Sản xuất nguyên mẫu và số lượng thấp đến cao được cung cấp với số lượng tối đa 50,000 chiếc. Thích hợp cho năng lượng chất lỏng, khí nén, thủy lực và van các ứng dụng. Phục vụ các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, máy bay, quân sự, y tế và quốc phòng. sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.