Sự khác biệt giữa các đơn vị độ cứng HRC, HV, HB, HRB là gì?
Chúng là thang đo của các phương pháp thử độ cứng khác nhau: HRC là thang Rockwell C (đầu ép kim cương + tổng tải trọng 150kgf), thường dùng nhất để đo thép cứng dập lửa/ram; HV là Vickers (chóp tứ giác đều kim cương + tải trọng tùy chọn 1~120kgf), phủ toàn bộ từ mềm đến cứng tính phổ quát tốt nhất; HB là Brinell (bóng hợp kim cứng + tải trọng 3000kgf), đo thép đúc/gang/kim loại mềm/kim loại màu; HRB là thang Rockwell B (bóng thép 1.588mm + 100kgf), đo thép mềm/thép ủ/hợp kim đồng nhôm.
Độ cứng có thể chuyển đổi chính xác như chiều dài không? Tại sao nói là giá trị gần đúng?
Không thể chuyển đổi chính xác, vì: (1) Nguyên lý thử nghiệm khác nhau — Brinell/Rockwell/Vickers sử dụng hình dạng đầu ép và tải trọng khác nhau, cách đo chiều sâu/diện tích vết ép khác nhau; (2) Kích thước vết ép và cơ chế biến dạng dẻo khác nhau, hành vi hóa cứng biến dạng của vật liệu khác nhau; (3) Các tiêu chuẩn chỉ thiết lập bảng đối chiếu kinh nghiệm trong khoảng độ cứng cụ thể của vật liệu cụ thể (như thép cacbon/thép hợp kim thấp); (4) Cùng giá trị độ cứng vật liệu khác nhau có thể tương ứng với độ bền khác nhau. Vậy tất cả chuyển đổi xuyên hệ thống đều là gần đúng kinh nghiệm, kỹ thuật cho phép sai số ±1~2HRC hoặc ±10~20HV, phân xử chất lượng phải thử nghiệm trực tiếp theo hệ đích.
HRC60 là khái niệm gì? Độ cứng thép phổ biến là bao nhiêu?
HRC60 là độ cứng rất cao, thường gặp ở thép cacbon cao/thép công cụ/thép ổ bi trạng thái dập lửa, có thể cắt thép thường nhưng độ giòn lớn. Tham khảo độ cứng vật liệu phổ biến: đồng nguyên chất/nhôm nguyên chất ủ<HRB50; thép cacbon thấp ủ≈HRB60~70(HRC<20 không đo được); thép 45 thường hóa≈HRC28~32; thép 40Cr thường hóa≈HRC32~38; thép ổ bi GCr15 dập lửa≈HRC61~65; thép tốc độ W18Cr4V dập lửa≈HRC63~66; hợp kim cứng YG8≈HRA89~91 (HRC vượt quá thang đo); thép không gỉ 304 ủ≈HRB80~90.
HRC55-60 ghi trên bản vẽ có ý nghĩa gì? Cần phương pháp thử nghiệm nào?
HRC55~60 biểu thị yêu cầu độ cứng thang Rockwell C trong khoảng 55~60, thường là chi tiết độ cứng cao dập lửa + ram nhiệt độ thấp (như bánh răng, đầu đột, lõi khuôn). Độ cứng này nên được thử nghiệm trực tiếp bằng thang C máy đo độ cứng Rockwell (đầu ép nón kim cương + 150kgf), không khuyến nghị đánh giá đạt hay không sau khi chuyển đổi từ HV/HB. Sử dụng máy đo độ cứng Leeb cầm tay tại xưởng có thể sàng lọc nhanh, nhưng nghiệm thu cuối cùng phải lấy máy đo độ cứng Rockwell để bàn làm chuẩn.
Quan hệ giữa độ cứng Leeb (HLD) và Rockwell HRC là gì?
Độ cứng Leeb (HL, Leeb) là độ cứng hồi phục động, sử dụng vật thể va chạm tác động lên bề mặt mẫu thử, tính toán độ cứng thông qua tỷ số giữa tốc độ hồi phục và tốc độ va chạm (HLD sử dụng thiết bị va chạm loại D). Ưu điểm lớn nhất của Leeb là cầm tay, tiện lợi thử nghiệm vật lớn tại hiện trường. HLD có quan hệ chuyển đổi kinh nghiệm với HRC (HLD500≈HRC20, HLD760≈HRC56, HLD830≈HRC64), nhưng bị ảnh hưởng lớn bởi trọng lượng, độ dày, độ nhám bề mặt của chi tiết, chỉ phù hợp đo sơ bộ tại hiện trường, không thể thay thế máy đo độ cứng để bàn để đưa ra phán quyết cuối cùng.
Tại sao độ cứng Brinell HB có hai loại HBW và HBS?
HBS là tiêu chuẩn cũ sử dụng đầu ép bóng thép tôi, HBW là tiêu chuẩn mới sử dụng đầu ép bóng hợp kim cứng. TCVN 258 và ISO 6506 đã thống nhất sử dụng HBW (W=Wolfram hợp kim cứng), HBS đã bị loại bỏ. Đường kính đầu ép HBW phổ biến 10mm (vật lớn), 5mm/2.5mm/1mm (vật nhỏ/vật mỏng), tải trọng được chọn theo tỷ lệ như 30D²/10D²/5D²/2.5D². HB trong công cụ này chỉ HBW (bóng hợp kim cứng).
Số HV Vickers càng lớn càng cứng không? Sự khác biệt giữa HV1, HV10, HV30 là gì?
Đúng vậy, giá trị HV càng lớn vật liệu càng cứng. Số sau HV là lực thử nghiệm (kgf): HV1 (1kgf, đo lớp mỏng/vật nhỏ), HV5, HV10, HV30 (30kgf, thông thường). Trong điều kiện lý tưởng HV của cùng vật liệu đồng nhất với các tải trọng khác nhau phải nhất quán, nhưng thực tế sẽ có sự khác biệt do lớp cứng bề mặt/khử cacbon/hiệu ứng kích thước. Vickers hiển vi (HV0.1/HV0.05) dùng để đo lớp mỏng, lớp mạ, các khu vực khác nhau của mối hàn.
Độ cứng và độ bền kéo có quan hệ không? HB có thể ước tính σb không?
Đối với thép cacbon/thép hợp kim thấp trong một phạm vi nhất định có quan hệ kinh nghiệm: σb(MPa)≈3.45~3.5×HB (hoặc≈3.2~3.5×HV). Ví dụ thép 45 chính thường HB210≈σb≈735MPa; thép 40Cr thường hóa HB280≈σb≈980MPa. Nhưng quan hệ này chỉ đúng đại khái đối với thép cacbon/thép hợp kim thấp, sai số lớn đối với thép hợp kim cao, thép không gỉ, kim loại màu, gang, chỉ có thể dùng cho lựa chọn vật liệu/ước tính, không thể thay thế thử nghiệm kéo.
Độ cứng Mohs (Mohs) là gì? Làm sao để tương ứng với độ cứng kim loại HRC?
Độ cứng Mohs là độ cứng tương đối của khoáng chất chống lại sự trầy xước, biểu thị bằng 1~10 (hoặc mở rộng đến 15): 1 tan, 2 thạch cao, 3 canxit, …, 7 thạch anh, 8 topaz, 9 corundum, 10 kim cương. Mohs là độ cứng trầy xước, nguyên lý vật lý hoàn toàn khác với độ cứng vết ép kim loại (HRC/HV/HB), không có quan hệ chuyển đổi chặt chẽ. Tương ứng tham khảo: móng tay≈2.5, đồng xu≈3.5, lưỡi dao≈5.5, kính cửa sổ≈5.5~6, dũa thép≈6.5. Thép dập lửa HRC60≈Mohs 5.5~6.5 (cấp thạch anh), hợp kim cứng≈Mohs 9.
Độ cứng Shore HS là gì? Có phải giống Shore A/D cho cao su không?
Không giống nhau, lưu ý phân biệt: Shore HS (Shore Scleroscope) là độ cứng hồi phục dùng cho vật liệu kim loại, sử dụng đầu đột kim cương rơi từ độ cao cố định đo độ cao hồi phục, HS20~100, thường dùng cho trục cán/đúc lớn; Shore A/D (Shore Durometer) là độ cứng cao su/nhựa, A đo cao su mềm(30~95A), D đo nhựa cứng/cao su cứng. Cả hai viết tắt đều là Shore nhưng đối tượng/phương pháp thử nghiệm hoàn toàn khác nhau, không thể nhầm lẫn.
Tại sao HRC dưới 20 đo không chính xác?
Thang Rockwell C (HRC) sử dụng tải trọng lớn 150kgf + đầu ép kim cương, khi độ cứng vật liệu dưới khoảng HRC20, chiều sâu ép vào quá lớn, đầu ép kim cương có thể tạo ra số đọc biến dạng dẻo không phù hợp, và ranh giới vết ép không rõ ràng dẫn đến sai số lớn. Lúc này nên chuyển sang thang Rockwell B (HRB, đầu ép bóng thép, 100kgf) hoặc Brinell HBW/Vickers HV để thử nghiệm. Thông thường thép mềm/trạng thái ủ dùng HRB/HB, dập lửa + ram nhiệt độ trung bình cao dùng HRC25~45, dập lửa + ram nhiệt độ thấp dùng HRC50~65.
Hợp kim nhôm, thép không gỉ có thể sử dụng công cụ này để chuyển đổi không?
Thép không gỉ (mactenxit/ferit/austenit): thép không gỉ mactenxit (như 2Cr13/440C) trạng thái dập lửa dùng HRC có thể tham khảo công cụ này; thép không gỉ austenit (304/316) thường<HRB100, không nên dùng HRC chuyển đổi. Hợp kim nhôm: độ cứng hợp kim nhôm thông thường khoảng HB60~150(HRB20~70), quan hệ độ cứng-độ bền của nó khác với thép, bảng đối chiếu thép cacbon của công cụ này không thể trực tiếp dùng cho hợp kim nhôm, chỉ có thể làm tham khảo sơ bộ lẫn nhau giữa HV/HRB/HB. Hợp kim đồng tương tự. Đối với kim loại màu, khuyến nghị thử nghiệm trực tiếp theo hệ đích, không phụ thuộc vào chuyển đổi.
