Khả năng của vật liệu kim loại chống lại sự lõm vào bề mặt của vật cứng được gọi là độ cứng. Theo các phương pháp thử nghiệm và phạm vi ứng dụng khác nhau, độ cứng có thể được chia thành độ cứng Brinell, độ cứng Rockwell, độ cứng Vickers, độ cứng Shore, độ cứng vi mô và độ cứng ở nhiệt độ cao. Có ba độ cứng thường được sử dụng cho đường ống: độ cứng Brinell, Rockwell và Vickers.
A. Độ cứng Brinell (HB)
Sử dụng bi thép hoặc bi cacbua có đường kính nhất định để ấn vào bề mặt mẫu với lực thử quy định (F). Sau thời gian giữ quy định, bỏ lực thử và đo đường kính vết lõm (L) trên bề mặt mẫu. Giá trị độ cứng Brinell là thương số thu được bằng cách chia lực thử cho diện tích bề mặt của quả cầu lõm. Được biểu thị bằng HBS (bi thép), đơn vị là N/mm2 (MPa).
Công thức tính toán là:
Trong công thức: F – lực thử tác dụng lên bề mặt mẫu kim loại, N;
D – Đường kính bi thép dùng để thử, mm;
d – đường kính trung bình của vết lõm, mm.
Việc đo độ cứng Brinell chính xác và đáng tin cậy hơn, nhưng nhìn chung HBS chỉ phù hợp với vật liệu kim loại dưới 450N/mm2 (MPa) và không phù hợp với thép cứng hơn hoặc tấm mỏng hơn. Trong số các tiêu chuẩn ống thép, độ cứng Brinell được sử dụng rộng rãi nhất. Đường kính vết lõm d thường được sử dụng để thể hiện độ cứng của vật liệu, vừa trực quan vừa tiện lợi.
Ví dụ: 120HBS10/1000130: Nghĩa là giá trị độ cứng Brinell đo được bằng cách sử dụng một viên bi thép có đường kính 10mm dưới lực thử 1000Kgf (9,807KN) trong 30s (giây) là 120N/mm2 (MPa).
B. Độ cứng Rockwell (HR)
Kiểm tra độ cứng Rockwell, giống như kiểm tra độ cứng Brinell, là một phương pháp kiểm tra vết lõm. Sự khác biệt là nó đo độ sâu của vết lõm. Nghĩa là, dưới tác dụng tuần tự của lực thử ban đầu (Fo) và lực thử tổng (F), mũi thử (hình nón hoặc bi thép của máy nghiền thép) được ép vào bề mặt mẫu. Sau thời gian giữ quy định, lực chính được loại bỏ. Lực kiểm tra, sử dụng số gia độ sâu vết lõm đo được (e) để tính giá trị độ cứng. Giá trị của nó là một số ẩn danh, được biểu thị bằng ký hiệu HR và thang đo được sử dụng bao gồm 9 thang đo, bao gồm A, B, C, D, E, F, G, H và K. Trong đó, thang đo thường dùng cho thép kiểm tra độ cứng nói chung là A, B và C, cụ thể là HRA, HRB và HRC.
Giá trị độ cứng được tính theo công thức sau:
Khi thử nghiệm với thang đo A và C, HR=100-e
Khi kiểm tra bằng thang đo B, HR=130-e
Trong công thức, e - mức tăng độ sâu vết lõm còn lại được biểu thị bằng đơn vị xác định là 0,002mm, nghĩa là khi độ dịch chuyển dọc trục của vết lõm là một đơn vị (0,002mm), nó tương đương với sự thay đổi độ cứng Rockwell thêm một con số. Giá trị e càng lớn thì độ cứng của kim loại càng thấp và ngược lại.
Phạm vi áp dụng của ba thang đo trên như sau:
HRA (kim cương hình nón) 20-88
HRC (thụt hình nón kim cương) 20-70
HRB (vòng bi thép đường kính 1.588mm) 20-100
Kiểm tra độ cứng Rockwell là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay, trong đó HRC được sử dụng trong các tiêu chuẩn ống thép chỉ đứng sau Brinell độ cứng HB. Độ cứng Rockwell có thể được sử dụng để đo vật liệu kim loại từ cực mềm đến cực cứng. Nó bù đắp những thiếu sót của phương pháp Brinell. Nó đơn giản hơn phương pháp Brinell và giá trị độ cứng có thể được đọc trực tiếp từ mặt số của máy đo độ cứng. Tuy nhiên, do vết lõm nhỏ nên giá trị độ cứng không chính xác bằng phương pháp Brinell.
C. Độ cứng Vickers (HV)
Kiểm tra độ cứng Vickers cũng là một phương pháp kiểm tra vết lõm. Nó ép một mũi nhọn kim cương hình chóp vuông có góc 1360 giữa các bề mặt đối diện vào bề mặt thử nghiệm ở một lực thử đã chọn (F) và loại bỏ nó sau thời gian giữ được chỉ định. Lực, đo chiều dài hai đường chéo của vết lõm.
Giá trị độ cứng Vickers là thương số của lực thử chia cho diện tích bề mặt vết lõm. Công thức tính của nó là:
Trong công thức: Ký hiệu độ cứng HV-Vickers, N/mm2 (MPa);
F – lực thử, N;
d–giá trị trung bình số học của hai đường chéo của vết lõm, mm.
Lực kiểm tra F được sử dụng trong độ cứng Vickers là 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) và sáu cấp độ khác. Giá trị độ cứng có thể đo được. Phạm vi là 5 ~ 1000HV.
Ví dụ về phương pháp biểu thị: 640HV30/20 có nghĩa là giá trị độ cứng Vickers được đo bằng lực thử 30Hgf (294,2N) trong 20S (giây) là 640N/mm2 (MPa).
Phương pháp độ cứng Vickers có thể được sử dụng để xác định độ cứng của vật liệu kim loại rất mỏng và các lớp bề mặt. Nó có những ưu điểm chính của phương pháp Brinell và Rockwell và khắc phục được những thiếu sót cơ bản của chúng, nhưng nó không đơn giản như phương pháp Rockwell. Phương pháp Vickers hiếm khi được sử dụng trong tiêu chuẩn ống thép.
Thời gian đăng: Apr-03-2024