Độ cứng của vật liệu kim loại Độ cứng đề cập đến khả năng của vật liệu chống lại biến dạng cục bộ, đặc biệt là biến dạng dẻo, vết lõm hoặc vết xước. Nó là một chỉ số để đo độ cứng của vật liệu. Theo các phương pháp kiểm tra khác nhau, độ cứng được chia thành ba loại.
① Độ cứng của vết xước. Nó chủ yếu được sử dụng để so sánh độ cứng và độ mềm của các khoáng chất khác nhau. Phương pháp là chọn một thanh có một đầu cứng và một đầu mềm, làm xước vật liệu cần kiểm tra dọc theo thanh, đồng thời xác định độ cứng và độ mềm của vật liệu cần kiểm tra theo vị trí của vết xước. Nói một cách định tính, vết xước do vật cứng tạo ra thì dài, vết xước do vật mềm tạo ra thì ngắn.
② Độ cứng vết lõm. Nó chủ yếu được sử dụng cho vật liệu kim loại. Phương pháp này là ấn đầu vào được chỉ định vào vật liệu cần thử với một tải trọng nhất định và so sánh độ cứng và độ mềm của vật liệu cần kiểm tra bằng kích thước biến dạng dẻo cục bộ trên bề mặt vật liệu. Do sự khác biệt về vết lõm, tải trọng và thời gian chịu tải nên có nhiều loại độ cứng vết lõm, chủ yếu là độ cứng Brinell, độ cứng Rockwell, độ cứng Vickers và độ cứng vi mô.
③ Độ cứng hồi phục. Nó chủ yếu được sử dụng cho vật liệu kim loại. Phương pháp này là làm cho một chiếc búa nhỏ đặc biệt rơi tự do từ một độ cao nhất định để tác động lên mẫu vật liệu đang được thử và độ cứng của vật liệu được xác định bởi lượng năng lượng biến dạng được lưu trữ (và sau đó được giải phóng) bởi mẫu trong quá trình thử nghiệm. tác động (được đo bằng độ cao bật lại của búa nhỏ).
Độ cứng Brinell phổ biến nhất, độ cứng Rockwell và độ cứng Vickers của vật liệu kim loại thuộc về độ cứng thụt. Giá trị độ cứng cho biết khả năng bề mặt vật liệu chống lại biến dạng dẻo do vật khác gây ra khi nó bị ép vào bề mặt. Phương pháp bật lại (Shore, Leeb) đo độ cứng và giá trị độ cứng biểu thị kích thước của hàm biến dạng đàn hồi của kim loại.
Độ cứng Brinell Độ cứng Brinell sử dụng một quả bóng thép cứng hoặc quả bóng cacbua có đường kính D làm đầu đo và ấn nó vào bề mặt mẫu thử với lực thử tương ứng F. Sau thời gian giữ quy định, lực thử được loại bỏ để thu được một vết lõm có đường kính d. Lực kiểm tra được chia cho diện tích bề mặt của vết lõm và giá trị thu được là giá trị độ cứng Brinell và ký hiệu là HBS hoặc HBW.
Sự khác biệt giữa HBS và HBW là sự khác biệt ở đầu dò. HBS có nghĩa là đầu đo là một quả cầu thép cứng, dùng để đo các vật liệu có giá trị độ cứng Brinell dưới 450, chẳng hạn như thép nhẹ, gang xám và kim loại màu. HBW có nghĩa là đầu đo là cacbua, được sử dụng để đo các vật liệu có giá trị độ cứng Brinell dưới 650.
Đối với cùng một khối kiểm tra, khi các điều kiện kiểm tra khác hoàn toàn giống nhau thì hai kết quả kiểm tra là khác nhau và giá trị HBW thường lớn hơn giá trị HBS và không có quy tắc định lượng nào phải tuân theo.
Sau năm 2003, đất nước tôi đã áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế tương đương, hủy bỏ dụng cụ đầu bi thép và sử dụng đầu bi cacbua. Do đó, HBS không còn được sử dụng nữa và HBW được dùng để biểu thị ký hiệu độ cứng Brinell. Trong nhiều trường hợp, độ cứng Brinell chỉ được biểu thị bằng HB, dùng để chỉ HBW. Tuy nhiên, HBS vẫn được nhìn thấy trong các bài báo văn học.
Phương pháp đo độ cứng Brinell phù hợp với gang, hợp kim màu, các loại thép được ủ và tôi luyện khác nhau. Nó không phù hợp để đo các mẫu hoặc phôi quá cứng, quá nhỏ, quá mỏng và không để lại vết lõm lớn trên bề mặt. Rockwell Hardness sử dụng một hình nón kim cương có góc đỉnh hình nón là 120 độ hoặc một viên bi thép cứng Ø1.588mm và Ø3.176mm làm đầu đo và tải trọng. Mẫu thử được ép vào mẫu thử dưới tác dụng của tải trọng ban đầu là 10kgf và tổng tải trọng là 60, 100 hoặc 150kgf (nghĩa là tải trọng ban đầu cộng với tải trọng chính). Sau khi tác dụng tổng tải trọng, độ cứng được biểu thị bằng độ chênh lệch giữa độ sâu vết lõm khi bỏ tải trọng chính nhưng vẫn giữ tải trọng chính và độ sâu vết lõm dưới tác dụng của tải trọng ban đầu. Kiểm tra độ cứng Rockwell sử dụng ba lực kiểm tra và ba mũi đo, có tổng cộng 9 tổ hợp, tương ứng với 9 thang đo độ cứng Rockwell. Ứng dụng của 9 thang đo này bao gồm hầu hết các vật liệu kim loại được sử dụng phổ biến. Những loại thường được sử dụng là HRA, HRB và HRC, trong đó HRC được sử dụng rộng rãi nhất. Phạm vi sử dụng của thang đo HRC là 20 ~ 70HRC. Khi giá trị độ cứng nhỏ hơn 20HRC, do phần hình nón của đầu đo bị ép quá nhiều nên độ nhạy giảm và nên sử dụng thang đo HRB thay thế; khi độ cứng của mẫu lớn hơn 67HRC, áp suất lên đầu của đầu đo quá lớn, viên kim cương dễ bị hư hỏng và tuổi thọ của đầu đo sẽ bị rút ngắn đáng kể, do đó, thường nên sử dụng thang đo HRA để thay thế.
Kiểm tra độ cứng Rockwell rất đơn giản, nhanh chóng và có vết lõm nhỏ. Nó có thể kiểm tra bề mặt của thành phẩm và phôi cứng hơn và mỏng hơn. Do vết lõm nhỏ nên giá trị độ cứng dao động lớn đối với các vật liệu có cấu trúc và độ cứng không đồng đều, độ chính xác không cao bằng độ cứng Brinell. Độ cứng Rockwell được sử dụng để đo độ cứng của thép, kim loại màu, cacbua xi măng, v.v.
Độ cứng Vickers Độ cứng Vickers Nguyên lý đo độ cứng Vickers tương tự như độ cứng Brinell. Một mũi nhọn tứ diện đều bằng kim cương có góc tương đối 136 độ được sử dụng để ấn vào bề mặt vật liệu với một lực thử F xác định. Lực thử được loại bỏ sau khi duy trì nó trong một thời gian xác định. Giá trị độ cứng được biểu thị bằng áp suất trung bình trên một đơn vị diện tích bề mặt của vết lõm tứ diện đều và ký hiệu là HV. Độ cứng Vickers có phạm vi đo rộng và có thể đo các vật liệu có phạm vi độ cứng từ 10 ~ 1000HV. Nó có vết lõm nhỏ và thường được sử dụng để đo các vật liệu mỏng hơn và các lớp làm cứng bề mặt như cacbon hóa và thấm nitơ.
Leeb Hardness sử dụng một khối tác động nhất định được trang bị đầu bi cacbua vonfram để tác động lên bề mặt của mẫu thử dưới một lực nhất định, sau đó bật lại. Do độ cứng của vật liệu khác nhau nên tốc độ bật lại sau va chạm cũng khác nhau. Vật liệu từ tính vĩnh cửu được lắp đặt trên thiết bị tác động. Khi vật va chạm di chuyển lên xuống, cuộn dây ngoại vi của nó sẽ tạo ra một tín hiệu điện từ tỷ lệ thuận với tốc độ, tín hiệu này sau đó được chuyển đổi thành giá trị độ cứng Leeb thông qua một mạch điện tử và ký hiệu được đánh dấu là HL.
Máy đo độ cứng Leeb không cần bàn làm việc. Cảm biến độ cứng của nó nhỏ như một cây bút và có thể được vận hành trực tiếp bằng tay. Nó có thể được phát hiện dễ dàng bất kể đó là phôi lớn, nặng hay phôi có kích thước hình học phức tạp.
Một ưu điểm khác của độ cứng Leeb là nó ít gây hư hỏng bề mặt sản phẩm và đôi khi có thể được sử dụng làm phương pháp kiểm tra không phá hủy; nó là duy nhất trong việc kiểm tra độ cứng theo mọi hướng, không gian hẹp và các bộ phận đặc biệt.
