Độ cứng của vật liệu được định nghĩa là khả năng chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ hoặc vết lõm 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. Liên quan đến kim loại, độ cứng thường được sử dụng để đánh giá khả năng chống lại sự biến dạng vĩnh viễn của chúng do tác dụng tập trung của tải trọng. Kim loại có độ cứng càng cao thì khả năng giữ 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 độ bền chảy. Biết được độ cứng của kim loại rất hữu ích vì nó giúp chọn đúng vật liệu cho một ứng dụng cụ thể. Biết trước độ cứng của kim loại giúp đánh giá xem kim loại đó có dễ gia công hoặc hoạt động 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 xác định tùy ý của riêng nó để chỉ ra độ cứng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu năm phương pháp thử 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

Phép thử độ cứng Brinell cần đo đường kính của vết lõm gây ra bởi một lực tập trung không đổi được tác dụng bởi một vết lõm hình cầu bằng thép hoặc cacbua xi măng lên mẫu. Đầu tiên viên bi thép 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 trú, lấy vết lõm hình cầu ra, để lại vết lõm hình tròn trên mẫu.

Độ cứng Brinell được tính theo công thức sau:

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

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

5 phương pháp đo độ cứng của vật liệu và sự khác biệt kỹ thuật của chúng

Kiểm tra độ cứng Rockwell

Bài 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 đặt 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 côn kim cương hoặc một viên bi thép để tác động một lực nhỏ 10 kg lên bề mặt vật liệu. Độ sâu thụt vào của tải sơ bộ được ghi lại và sử dụng làm điểm chuẩn.

Sau đó, đặt tải trọng chính được chỉ định trong thời gian lưu trú được chỉ định, và tiếp tục ấn vào mẫu thử nghiệm. 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 dưới dạng độ sâu vết lõm vĩnh viễn.

Độ cứng Rockwell được tính theo công thức sau:

Độ cứng Rockwell, HRC = [độ sâu vết lõm vĩnh viễn 0.2 (mm)] x 500

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

Kiểm tra độ cứng Vickers

Thử nghiệm độ cứng Vickers bao gồm việc sử dụng một vết lõm hình chóp tứ giác để tác dụng một lực không đổi được xác định chính xác lên mẫu để đánh giá diện tích bề mặt của vết lõm. Đầu tiên, mẫu vật được nâng lên cho đến khi nó tiếp xúc với phần thụt vào. Sau đó, thụt đầu vào 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 cư 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 của vết lõm (mm2) hoặc HK = 1.854 x (F / D2)

Bằng cách sử dụng kim cương thụt vào 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 của kim loại được thử nghiệm, phép thử có thể được sử dụng để khóa các thành phần cấu trúc vi mô như mactenxit hoặc bainit. Bởi vì bài kiểm tra độ cứng Vickers yêu cầu sử dụng quang học và thiết bị đo lường và chuẩn bị vật liệu, chi phí thường cao hơn các bài kiểm tra độ cứng khác và mất nhiều thời gian để hoàn thành hơn so với bài kiểm tra Rockwell.

Kiểm tra độ cứng của núm

Bài kiểm tra độ cứng Knoop rất giống với bài kiểm tra độ cứng Vickers, tức là, một vết lõm hình kim cương / kim tự tháp được sử dụng để lưu lại trên vật liệu thử nghiệm trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên, Knoop indenter 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 thụt đầu dòng 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, vì vậy 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 các đường chéo dài hơn bảy lần so với đường còn lại.

Độ cứng của núm được tính theo công thức sau:

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

Kiểm tra độ cứng Mohs

Thử nghiệm độ cứng Mohs khác với các thử nghiệm đã đề cập trước đó ở chỗ nó không liên quan đến lực tác dụng qua phần lõm. Thử nghiệm này đo độ cứng tương đối của vật liệu bằng cách xác định khả năng chống trầy xước bởi các chất khác. Được phát triển bởi nhà địa chất và khoáng vật học người Đức Friedrich Morse, độ cứng của một 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 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 đo càng cao thì khoáng chất càng cứng. Ví dụ, nếu một chất có độ cứng không xác định bị trầy xước bởi orthoclase mà không phải bởi apatit, thì độ cứng Mohs của nó là từ 5 đến 6.

Sự gia tăng độ cứng trên thang độ cứng Mohs là rất tùy ý, không tuyến tính hoặc tỷ lệ. Chính 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, không phải để xác định các vật liệu khác, chẳng hạn như kim loại.

Tóm tắt

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


5 phương pháp đo độ cứng của vật liệu và sự khác biệt kỹ thuật của chúngĐộ 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. [email được bảo vệ] ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *