Độ cứng là một thuộc tính cơ bản của vật liệu, thuật ngữ độ cứng phản ánh tính chịu uốn, mài mòn, trầy xước của vật. Cùng với sự phát triển của khoa học vật liệu đã có rất nhiều phương pháp đo độ cứng ra đời. Bài viết này chúng tôi xin giới thiệu một số phương pháp đo độ cứng thường được biết đến, đặc biệt ứng dụng cho lĩnh vực vật liệu kim loại.
Ngày nay, các phương pháp đo độ cứng thường sử dụng một đầu thử (có hình dạng đặc biệt và có độ cứng hơn mẫu đo) ấn tác động lên bề mặt mẫu thử. Theo đó trị số độ cứng được tính toán trên cơ sở lực tác động và độ sâu hoặc kích cỡ của vết lõm.
Phương pháp đo độ cứng Brinell (HB)
Phương pháp đo độ cứng Brinell là phương pháp lâu đời nhất và được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh vực cơ khí cho đến ngày nay.
Nguyên lý phương pháp:
Độ cứng Brinell được xác định bằng cách nhấn một khối cầu băng thép hoặc carbide với đường kính D xác định với một lực F cho trước trong một khoảng thời gian lên bề mặt vật liệu cần đo, bi thép sẽ lún vào và tạo ra một vết lõm có đường kính Di trên bề mặt vật liệu.
Từ đây, ta có thể tính được độ cứng HB của vật liệu theo công thức sau:
Ứng dụng, cách chọn đầu đo, lực đo cho các vật liệu:
Đường kính mũi đo phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo. Mẫu đo càng mỏng thì đường kính viên bi càng nhỏ. Đường kính mũi đo được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn quốc tế là 10mm, 5mm, 2.5mm và 1mm.
Tải trọng đo trong phương pháp đo độ cứng Brinell cũng phụ thuộc vào vật liệu đo, nó tỷ lệ thuận với tỷ số L/D2
Tuy nhiên, muốn kết quả đo được chính xác hơn ta nên chọn tải trọng sao cho tỷ lệ giữa đường kính vết lõm d và đường kính viên bi D nằm trong khoảng (0.2 - 0.6)
Thời gian đặt tải: ảnh hưởng đến kết quả đo nên phải được chọn phù hợp
Tải phải được đặt chậm và có kiểm soát
Thời gian đặt tải thông thường khoảng 10-30 giây cho phép biến dạng đàn hồi
Dưới đây là bảng hướng dẫn để chọn đầu đo, lực đo trên các ứng dụng khác nhau của phương pháp đo độ cứng Brinell.
Thử đơn giãn, nhanh chóng, quá trình chuẩn bị mẫu không quá phức tạp và giá thành tương đối rẻ.
Độ chính xác khá cao
Có thể xác định được độ bền kéo của vật liệu thông qua độ cứng (một số nguyên tố).
Vết đo làm biến cứng vật liệu
Không thích hợp cho vật liệu mỏng, mạ phủ, vật liệu quá cứng, các bề mặt cong và các vật liệu nhỏ.
Chỉ đo chính xác với các vật liệu có độ dày trên 4mm
Kết quả đo chịu ảnh hưởng bởi người vận hành
Dòng máy đo độ cứng Brinell tiêu biểu
Ngày nay với nền khoa học và công nghệ phát triển, hãng IMS đã trang bị camera kỹ thuật số có thể phóng đại vết lõm lên nhiều lần, phần mềm để tính giá trị độ cứng mang lại độ chính xác cao nhất cho kết quả đo. Chỉ cần nhấn nút và sau đó kết quả độ cứng sẽ được hiển thị ngay trên màn hình, tiêu biểu như model IHB-3000Z, IHB-3000E, IHB-3000A
