Độ cứng Rockwell

Độ cứng là đặc tính của vật liệu, không phải là tính chất vật lý cơ bản. Nó được định nghĩa là khả năng chống lại vết lõm và nó được xác định bằng cách đo độ sâu vĩnh viễn của vết lõm. Nói một cách đơn giản hơn, khi sử dụng một lực cố định (tải trọng) và tạo một vết lõm trên vật liệu, vết lõm càng nhỏ thì vật liệu càng cứng.

Giá trị độ cứng của vật liệu nhận được bằng cách đo độ sâu hoặc diện tích của vết lõm. 

Phương pháp thử độ cứng Rockwell, như được định nghĩa trong ASTM E-18, là phương pháp thử độ cứng được sử dụng phổ biến nhất.

Ưu điểm phương pháp Rockwell: dễ thực hiện hơn và chính xác hơn các loại phương pháp kiểm tra độ cứng khác. 

Phạm vi ứng dụng trên tất cả các kim loại, ngoại trừ trong điều kiện cấu trúc kim loại thử nghiệm hoặc điều kiện bề mặt có quá nhiều biến thể; nơi mà các thụt lề sẽ quá lớn đối với ứng dụng; hoặc kích thước mẫu hoặc hình dạng mẫu cấm sử dụng.

Phương pháp Rockwell đo độ sâu vĩnh viễn của vết lõm được tạo ra bởi một lực / tải trọng lên vết lõm. Đầu tiên, một lực thử sơ bộ (thường được gọi là tải trọng trước hoặc tải trọng nhỏ) được tác dụng lên mẫu bằng cách sử dụng kim cương hoặc đầu lõm bi. Tải trước này phá vỡ bề mặt để giảm ảnh hưởng của lớp hoàn thiện bề mặt. Sau khi giữ lực thử sơ bộ trong một thời gian dừng xác định, độ sâu vết lõm cơ bản được đo.

Sau khi tải trước, một tải bổ sung, gọi là tải chính, được thêm vào để đạt được tổng tải trọng thử

nghiệm yêu cầu. Lực này được giữ trong một khoảng thời gian xác định trước (thời gian dừng) để cho phép phục hồi đàn hồi. Tải chính này sau đó được giải phóng, quay trở lại tải sơ bộ. Sau khi giữ lực thử sơ bộ trong một thời gian dừng xác định, độ sâu cuối cùng của vết lõm được đo. Giá trị độ cứng Rockwell được tính từ sự khác biệt trong các phép đo độ sâu cơ bản và cuối cùng. Khoảng cách này được chuyển thành một số độ cứng. Lực thử sơ bộ được loại bỏ và rút đầu lõm ra khỏi mẫu thử.

Tải trọng thử nghiệm sơ bộ (tải trước) nằm trong khoảng từ 3 kgf (được sử dụng trong thang Rockwell “Bề ngoài”) đến 10 kgf (được sử dụng trong thang Rockwell “Thông thường”). Tổng lực kiểm tra nằm trong khoảng từ 15kgf đến 150 kgf (bề mặt và thông thường) đến 500 đến 3000 kgf (độ cứng vĩ mô).

Minh họa phương pháp thử nghiệm

A = Độ sâu đạt được bằng thụt lề sau khi áp dụng tải trước (tải nhỏ)

B = Vị trí của thụt lề trong Tổng tải, Phụ tải nhỏ cộng với Tải trọng chính

C = Vị trí cuối cùng đạt được bằng cách thụt vào sau khi vật liệu mẫu phục hồi đàn hồi

D = Đo khoảng cách được thực hiện thể hiện sự khác biệt giữa vị trí tải trước và tải chính. Khoảng cách này được sử dụng để tính Số độ cứng Rockwell.

Có thể sử dụng nhiều loại đầu lõm: kim cương hình nón với đầu tròn dùng cho kim loại cứng hơn để làm bóng các vết lõm có đường kính từ 1/16 ”đến ½” cho các vật liệu mềm hơn.

Khi chọn thang đo Rockwell, hướng dẫn chung là chọn thang đo xác định tải trọng lớn nhất và độ lõm lớn nhất có thể mà không vượt quá các điều kiện hoạt động đã xác định và tính đến các điều kiện có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Các điều kiện này bao gồm các mẫu thử có độ dày nhỏ hơn độ dày tối thiểu cho độ sâu của vết lõm; một ấn tượng thử nghiệm rơi quá gần mép của mẫu thử hoặc một ấn tượng khác; hoặc thử nghiệm trên các mẫu hình trụ.

Ngoài ra, trục thử nghiệm phải nằm trong phạm vi vuông góc 2 độ để đảm bảo tải chính xác; Không được có sự lệch hướng của mẫu thử hoặc dụng cụ thử trong quá trình tải ứng dụng khỏi các điều kiện như bụi bẩn dưới mẫu thử hoặc trên vít nâng. Điều quan trọng là phải giữ cho bề mặt hoàn thiện sạch sẽ và cần loại bỏ quá trình khử cacbon do xử lý nhiệt.

Tấm kim loại có thể quá mỏng và quá mềm để thử nghiệm trên thang Rockwell cụ thể mà không vượt quá yêu cầu về độ dày tối thiểu và có khả năng làm lõm đe thử nghiệm. Trong trường hợp này, một đe kim cương có thể được sử dụng để cung cấp ảnh hưởng nhất quán của kết quả.

Một trường hợp đặc biệt khác trong thử nghiệm kim loại tấm cán nguội là quá trình làm cứng có thể tạo ra một gradient độ cứng xuyên qua mẫu, vì vậy bất kỳ thử nghiệm nào cũng đo trung bình của độ cứng trên độ sâu của hiệu ứng lõm. Trong trường hợp này, bất kỳ kết quả thử nghiệm Rockwell nào cũng có thể bị nghi ngờ, thường có lịch sử thử nghiệm bằng cách sử dụng một thang đo cụ thể trên một vật liệu cụ thể mà người vận hành đã quen và có thể giải thích về mặt chức năng.

Để biết thêm thông tin về kiểm tra độ cứng Rockwell, liên hệ tại hotline: 0943039340