Các phương pháp kiểm tra độ cứng kim loại phổ biến

Khái niệm kiểm tra độ cứng

Kiểm tra độ cứng là một yếu tố quan trọng trong quá trình kiểm soát chất lượng và công việc R&D. Khi áp dụng thử nghiệm độ cứng kim loại cho phép bạn đánh giá các thuộc tính của vật liệu như độ bền, độ dẻo, khả năng chống mài mòn. Từ đó, giúp bạn xác định định liệu vật liệu hay cách xử lý vật liệu có phù hợp với mục đích của bạn yêu cầu hay không.

Tuy nhiên, độ cứng không phải là một tính chất cơ bản của vật liệu, nên khi rút ra kết luận về kiểm tra độ cứng, bạn phải đánh giá giá trị định lượng liên quan đến.

• Thời gian tải
• Hình học bên trong
• Tải trọng

Chọn phương pháp kiểm tra độ cứng kim loại tốt nhất

Khi thử nghiệm độ cứng, cần được xác định bởi cấu trúc vi mô. Ví dụ như tính đồng nhất – vật liệu mà bạn đang thử nghiệm, cũng như loại vật liệu, kích thước của bộ phận và tình trạng của nó.

Khi lựa chọn phương pháp kiểm tra độ cứng kim loại, ban cần lưu ý những yếu tố như sau:

• Loại vật liệu cần được kiểm tra độ cứng.
• Kích thước của bộ phận.
• Việc tuân thủ tiêu chuẩn có được yêu cầu không.
• Độ cứng gần đúng của vật liệu.
• Số lượng mẫu cần được thử nghiệm.
• Việc gắn có cần thiết hay không.
• Độ chính xác của kết quả.

4 phương pháp kiểm tra độ cứng kim loại phổ biến hiện nay

Kiểm tra độ cứng theo phương pháp Rockwell

Rockwell là một phương pháp kiểm tra độ cứng nhanh được phát triển để kiểm soát sản xuất, với phương pháp đọc trực tiếp, chủ yếu được sử dụng cho các vật liệu kim loại. Độ cứng Rockwell (HR) được tính toán bằng cách đo độ sâu của vết lõm sau khi vết lõm được ép vào vật liệu mẫu ở một tải trọng nhất định.

• Thường được sử dụng cho các hình dạng mẫu lớn hơn.
• Một “thử nghiệm nhanh” chủ yếu được sử dụng cho vật liệu kim loại.
• Có thể được sử dụng cho các bài kiểm tra nâng cao, chẳng hạn như bài kiểm tra Jominy (kết thúc dập tắt) (HRC).

Đo độ cứng theo phương pháp Brinell

Thử nghiệm độ cứng Brinell được sử dụng để kiểm tra độ cứng các mẫu lớn hơn trong các vật liệu có cấu trúc hạt thô hoặc không đồng nhất. Vết lõm của phép thử độ cứng Brinell (HBW) để lại ấn tượng tương đối lớn, sử dụng một quả bóng cacbua vonfram. Kích thước của thụt lề được đọc theo phương pháp quang học.

• Được sử dụng cho các mẫu lớn hơn.
• Được sử dụng cho các vật liệu có cấu trúc hạt thô hoặc không đồng nhất.
• Thích hợp cho rèn và đúc nơi các yếu tố cấu trúc lớn.

Phương pháp kiểm tra độ cứng Vickers

Vickers là bài kiểm tra độ cứng cho tất cả các vật liệu rắn, bao gồm cả vật liệu kim loại. Độ cứng Vickers (HV) được tính toán bằng cách đo độ dài đường chéo của một vết lõm trong vật liệu mẫu. Còn lại bằng cách đưa vào một vết lõm hình chóp kim cương với một tải trọng nhất định. Các đường chéo của vết lõm được đo quang học để xác định độ cứng, sử dụng bảng hoặc công thức.

• Thích hợp cho nhiều loại ứng dụng.
• Được sử dụng để kiểm tra độ cứng của tất cả các vật liệu rắn, bao gồm cả vật liệu kim loại.
• Bao gồm một nhóm phụ kiểm tra độ cứng của các mối hàn.

Kiểm tra độ cứng theo phương pháp Knoop

Knoop (HK) là một giải pháp thay thế cho thử nghiệm Vickers trong phạm vi thử nghiệm độ cứng vi mô. Nó chủ yếu được sử dụng để khắc phục sự nứt vỡ trong các vật liệu giòn. Cũng như để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra độ cứng của các lớp mỏng. Thụt lề là một viên kim cương hình chóp không đối xứng và vết lõm được đo bằng cách đo quang học theo đường chéo dài.

• Thích hợp cho các khu vực kéo dài nhỏ, chẳng hạn như lớp phủ.
• Được sử dụng cho các vật liệu cứng và giòn như: gốm, sứ…

Phạm vi ứng dụng của các phương pháp đo?

Vậy thì mỗi phương pháp đo khác nhau sẽ ứng dụng cho các trường hợp thực tế ra sao? Lựa chọn phương pháp đo nào cho phù hợp với yêu cầu quý khách?

Đối với phương pháp đo Rockwell

• Đây là phương pháp đo độ cứng phổ biến, ứng dụng rộng rãi nhất cho nhiều chi tiết với vật liệu, hình dạng và kích thước khác nhau.
• Chiếm khoảng 80% trong 3 phương pháp đo độ cứng trên.
• Độ chính xác khá cao, ứng dụng cho các yêu cầu đo độ cứng thông thường.

Đối với phương pháp đo Vickers

• Đo các bề mặt vật liệu được mạ phủ.
• Chuyên dùng để đo độ cứng vật liệu mỏng, chi tiết nhỏ.
• Phương pháp có độ chính xác cao nhất nên giá thành máy đo Vickers thường là cao nhất.

Đối với phương pháp đo Brinell

• Không dùng đo độ cứng được cho chi tiết mỏng, nhỏ.
• Không ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt của vật cần đo.
• Chuyên dùng để đo các chi tiết lớn như khuôn, vật đúc, rèn,..
• Độ chính xác không cao bằng 2 phương pháp trên.

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc kiểm tra độ cứng kim loại

Có một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra độ cứng kim loại. Theo nguyên tắc chung, trong thử độ cứng càng thấp thì càng có nhiều yếu tố cần được kiểm soát để đảm bảo kết luận chính xác của bài kiểm tra độ cứng kim loại.

Dưới đây là một số yếu tố quan trọng cần xem xét để đảm bảo kết luận chính xác từ kiểm tra độ cứng:

• Đầu thụt phải vuông góc với bề mặt được thử nghiệm.
• Cài đặt độ sáng không đổi trong quá trình kiểm tra khi sử dụng các phương pháp Vickers, Knoop hoặc Brinell.
• Cần kiểm soát các yếu tố bên ngoài như ánh sáng, bụi bẩn, rung động, nhiệt độ và độ ẩm.
• Máy thử và giai đoạn phải được cố định trên một bàn nằm ngang vững chắc và mẫu phải được kẹp hoặc giữ trong giá đỡ hoặc đe.
• Máy thử phải được hiệu chuẩn lại / xác minh mỗi khi bạn thay đổi ống kính hoặc vật kính.

Trên đây là một số chia sẻ về các phương pháp kiểm tra độ cứng phổ biến. Hy vọng bài viết trên hữu ích với quý khách.