Phương pháp đo độ cứng

Hardness Testing

Độ cứng là một chỉ tiêu quan trọng trong cơ khí, liên quan chặt chẽ đến độ bền của vật liệu.
Độ cứng được đo theo đơn vị của các thang đo quy ước:

Thang Brinell - HB (phương pháp Brinell);

Thang Vickers - HV (phương pháp Vickers) và

Thang Rockwell - HR (phương pháp Rockwell).

I. PHƯƠNG PHÁP ĐO

1. ROCKWELL VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO

Độ cứng Rockwell được tính theo công thức:

HR= N- h/s

N: hằng số phụ thuộc vào các pp đo rockwell khác nhau
h: độ sâu vết lõm tính theo mm
s: giá trị độ chia tính theo mm ( Rockwell thông thường là 0,002. rockell bề mặt là 0,001)

PHƯƠNG PHÁP ĐO

Đo độ cứng theo HR, đầu đo có thể là viên bi, cũng có thể là mũi kim cương hình chóp và trị số độ cứng được thể hiện qua chiều sâu của vết nén.

1: di chuyển mũi thử sát bề mặt mẫu cần thử
2: ra tải trước 3 or 10kg và vị trí 0 đã được thiết lập
3: ra tải : 15, 30, 45, 60, 100, 150 tùy thuộc vào từng ứng dụng.
4: Kết quả hiển thị được tính dựa vào độ sâu vết lõm và giá trị lực tải.

2. VICKER VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO

- Độ cứng Vicker đã được thuyết minh ở Anh năm 1925 và là đã được biết đến một cách chính thức với kiểu kiểm tra DPH ( Diamond Pyramid Hardness ), Vicker có 2 dải lực, micro (10g- 1000g) và macro (1kg- 100kg).
Trừ trường hợp lực kiểm tra dưới 200g, giá trị Vickers nói chung là độc lập tức là nếu vật liệu kiểm tra là đồng đều thì giá trị của Vickers sẽ là như nhau ( Vickers như nhau khi dùng 500g và 50kgf).

- Phương pháp kiểm tra Vickers được xác định theo các chuẩn bên dưới

* ISO 6507-1,2,3 – micro and macro ranges

* ASTM E384 – micro force ranges – 10g to 1kg

* ASTM E92 – macro force ranges - 1kg to 100kg

Công thức tính

Đầu do độ cứng theo HV là mũi kim cương hình chóp (Diamond pyramid).

HV = Constant x Lực kiểm tra / đường kính chéo vết lõm

Ứng Dụng

- Với hầu hết vật liệu thuộc kim loại

3. BRINELL VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO

Công Thức: Brinell Hardness Test

***Khi đo độ cứng theo HB ng ười ta thực hiện ấn viên bi kim loại lên vật cần đo với một lực xác định, trị số độ cứng HB là tỉ số giữa lực ấn và diện tích vết lõm trên vật.

F: Lực kiểm tra tính bằng đơn vị N

N: Bề mặt của vết lõm tính bằng mm2

D: đường kính ball tính bằng mm

d: Giá trị trung bình đường kính 2 vết lõm

Ứng Dụng

Vật liệu thuộc kim loại

Đầu đo là viên Bi kim loại

Ball: D= 0, 5, 2.5, 1mm

Lực test:

Lựa chọn lực phụ thuộc vào vật liệu và đường kính D của ball lực lựa chọn sao cho đường kính vết lõm trong khoảng 0.24D- 0.6D.

II. THANG ĐO

Thang đo độ cứng Rockwell, ký hiệu là HRA, HRB, HRC, HRD... tuỳ thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng.

HRA: Dùng cho kiểm tra vật liệu cacbua như là volfam cacbua

HRC: Dùng để kiểm tra thép, nhưng độ cứng thấp hơn cacbua, HRC đôi khi cũng sử dụng để kiểm tra sản phẩm nhiệt luyện sau khi đã làm mát nếu nó đủ dày còn nếu không bạn có thể sử dụng thang đo độ cứng bề mặt như HR15N, 30N, 45N tùy thuộc độ dày của vật liệu, bạn cần xem bảng qui đổi convert chart để biết mình nên dùng lực nào cho phù hợp.

HRB: Dùng để kiểm tra thép mềm, như đồng đỏ …. Những vật liệu với kích thước vừa và nhỏ. Bởi vậy HRA, HRB, HRC (regular rockwell) là chiếm 90% trong công nghiệp, đôi khi một vài vật liệu sử dụng HRF hoặc HRD.- Nếu độ dày vật liệu không phù hợp với HRA, HRC bạn cần chọn HR15N, 30, 40N, nếu độ dày ko phù hợp với HRB bạn cần chọn HR15T, HR30T, HR45T. HR15N và HR30T thường được sử dụng trong công nghiệp. HRL tới HRV là để kiểm tra nhựa cứng theo chuẩn ASTM D 785. Thông thường HRR và HRM hay được sử. Giống như nguyên tắc đã nói ở trên nếu độ dày là không đủ từ HRL tới HRV bạn có thể sử dụng HR15X tới HR45Y.

Brinell: Thông thường 3000kgs với ball 10mm là chuẩn để sử dụng cho test độ cứng Brinell. Chủ yếu để kiểm tra vật liệu có kích thước lớn bề mặt nhám như sắt, đồng, khuôn đúc, kim loại ép,

Microvickers: Dùng để test vật liệu rất mỏng và cứng như là độ cứng lá kim loại mảnh, bo mạch IC, sơn …..Thường sử dụng lực tải 1kg, 500g, 100g, 10g.
Vickers: Tương tự như microvickers tuy nhiên ứng dụng cho vật liệu dày hơn, thông thường nếu sử dụng tải microvickers mà vết lõm quá mảnh thì sử dụng Vickers load 5kg, 10kg, 30kg….

III. CHUẨN ĐO LƯỜNG QUỐC GIA VỀ ĐỘ CỨNG

Chuẩn đo lường quốc gia về độ cứng của Việt Nam được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt thể hiện đơn vị đo độ cứng theo HRC. Đó là máy chuẩn độ cứng HNG 250 do CHDC Đức chế tạo, đo độ cứng theo phương pháp Rockwell thang C (HRC) với độ không đảm bảo đo 0,3 HR (trình độ, chuẩn thứ). Các mức lực tác dụng 98,07 N và 1471,0 N được tạo ra từ tổ hợp các quả cân chuẩn với độ không đảm bảo tương ứng là 0,034 0 N và 0,623 0 N; thiết bị đo chiều sâu vết nén là kính hiển vi xoắn có độ không đảm bảo đo 0,304m m (P=95%) và đầu đo là mũi đo kim cương hình chóp có góc đỉnh 120o4’± 4’và bán kính cong ở đỉnh là (197,5 ± 2,5)m m.(
(Theo: http://www.hiendaihoa.com/forum/luong-thao-luan-ve-co-khi-kim-khi-may-moc/3662-tim-hieu-ve-may-do-do-cung.html)

Posted in: Tài liệu hiệu chuẩn, Tài liệu hiệu chuẩn hay