Khả năng của vật liệu kim loại chống lại sự lõm bề mặt do vật cứng gây ra 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 nhiệt độ cao. Có ba độ cứng thường được sử dụng cho đường ống: độ cứng Brinell, độ cứng Rockwell và độ cứng Vickers.
A. Độ cứng Brinell (HB)
Sử dụng một viên bi thép hoặc bi carbide có đường kính nhất định để ấn vào bề mặt mẫu với lực thử quy định (F). Sau thời gian giữ quy định, loại 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 ép vào bề mặt mẫu kim loại, N;
D–Đường kính của bi thép dùng để thử nghiệm, mm;
d–đường kính trung bình của vết lõm, mm.
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), không phù hợp với thép cứng hơn hoặc tấm mỏng hơn. Trong 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: Có nghĩa là giá trị độ cứng Brinell đo bằng cách sử dụng một viên bi thép đường kính 10mm dưới lực thử 1000Kgf (9,807KN) trong 30 giây là 120N/mm2 (MPa).
B. Độ cứng Rockwell (HR)
Thử nghiệm độ cứng Rockwell, giống như thử nghiệm độ cứng Brinell, là một phương pháp thử nghiệm vết lõm. Sự khác biệt là nó đo độ sâu của vết lõm. Nghĩa là, dưới tác động tuần tự của lực thử ban đầu (Fo) và lực thử tổng thể (F), vật đâm (hình nón hoặc bi thép của nhà máy thép) được ép vào bề mặt của mẫu. Sau thời gian giữ quy định, lực chính được loại bỏ. Lực thử, sử dụng gia số độ sâu vết lõm còn lại được đo (e) để tính giá trị độ cứng. Giá trị của nó là một số ẩn danh, được biểu thị bằng ký hiệu HR và các thang đo được sử dụng bao gồm 9 thang đo, bao gồm A, B, C, D, E, F, G, H và K. Trong số đó, các thang đo thường được sử dụng để thử nghiệm độ cứng của thép thường 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 điểm A và C, HR=100-e
Khi thử nghiệm với thang điểm B, HR=130-e
Trong công thức, e – độ sâu vết lõm còn lại được biểu thị theo đơn vị quy định là 0,002mm, nghĩa là khi độ dịch chuyển trục của đầu ấn là một đơn vị (0,002mm), thì tương đương với sự thay đổi độ cứng Rockwell theo một 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 (đầu đo hình nón kim cương) 20-88
HRC (đầu đo hình nón kim cương) 20-70
HRB (đường kính 1.588mm bi thép đầu nhọn) 20-100
Kiểm tra độ cứng Rockwell là một phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay, trong đó HRC được sử dụng trong các tiêu chuẩn ống thép chỉ đứng sau độ cứng Brinell HB. Độ cứng Rockwell có thể được sử dụng để đo các vật liệu kim loại từ cực mềm đến cực cứng. Nó bù đắp cho 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 ấn một đầu kim cương hình chóp vuông có góc bao gồm 1360 giữa các bề mặt đối diện vào bề mặt thử nghiệm với lực thử nghiệm đã chọn (F) và loại bỏ nó sau thời gian giữ được chỉ định. Lực, đo chiều dài của hai đường chéo của vết lõm.
Giá trị độ cứng Vickers là thương số của lực thử chia cho diện tích bề mặt lõm. Công thức tính toán của nó là:
Trong công thức: Ký hiệu độ cứng HV–Vickers, N/mm2 (MPa);
Lực thử F, N;
d–trung bình cộng của hai đường chéo của vết lõm, mm.
Lực thử 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 mức khác. Giá trị độ cứng có thể được đo Phạm vi là 5 ~ 1000HV.
Ví dụ về phương pháp biểu thức: 640HV30/20 có nghĩa là giá trị độ cứng Vickers được đo bằng lực thử 30Hgf (294,2N) trong 20 giây (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 lớp bề mặt. Nó có những ưu điểm chính của phương pháp Brinell và Rockwell và khắc phục những nhược điểm cơ bản của chúng, nhưng không đơn giản như phương pháp Rockwell. Phương pháp Vickers hiếm khi được sử dụng trong các tiêu chuẩn ống thép.
Thời gian đăng: 03-04-2024