Nếu bạn làm việc trong ngành thép hoặc chỉ đơn giản là muốn tìm loại thép phù hợp cho dụng cụ của mình, bạn hẳn đã thấy những con số như RC60 hoặc 45HRC. Nhưng những chữ cái và con số này đại diện cho điều gì, và tại sao chúng lại quan trọng?
Bài viết này thảo luận về ý nghĩa của độ cứng Rockwell, quy trình đo lường liên quan, cách hiểu thang đo Rockwell và ứng dụng của thang đo này trong việc xác định vật liệu phù hợp với mục đích sử dụng
1. Độ cứng là gì?
Trước khi đi sâu vào độ cứng Rockwell, trước tiên chúng ta cần hiểu thuật ngữ "độ cứng". Độ cứng là một trong nhiều đặc tính được sử dụng để xác định độ bền tổng thể và khả năng chống mài mòn của vật liệu. Nó là một đặc tính vật lý được định nghĩa là khả năng chịu được vết lõm bề mặt hoặc biến dạng dẻo cục bộ. Nói chung, nó là thước đo khả năng chống mài mòn, trầy xước và vết lõm của kim loại.
2. Tại sao chúng ta phải đo độ cứng?
Độ cứng là một đặc tính quan trọng cần đo lường vì nó là chỉ số đánh giá độ bền; giá trị độ cứng của vật liệu càng cao thì khả năng chống mài mòn càng tốt. Việc áp dụng thử nghiệm độ cứng cho thép, hoặc bất kỳ vật liệu nào, cho phép bạn xác định liệu đó có phải là vật liệu phù hợp nhất cho ứng dụng mong muốn hay không. Ví dụ, nếu bạn cần một loại kim loại dễ uốn để làm đồ dùng, bạn sẽ không chọn loại có giá trị độ cứng cao nhất vì nó sẽ giòn và khó gia công.
Nhìn chung, độ cứng là một yếu tố quan trọng bạn cần cân nhắc khi lựa chọn vật liệu phù hợp nhất cho một mục đích cụ thể.
3. Độ cứng Rockwell là gì?
Độ cứng HRC là viết tắt của Hardness Rockwell C (trong tiếng Anh) là một đơn vị đo độ cứng của vật liệu, thường là kim loại như thép. Nó đo khả năng chống lại sự biến dạng vĩnh viễn của vật liệu bằng cách sử dụng một mũi thử kim cương để ấn vào bề mặt dưới một lực tác động tiêu chuẩn (150 kg).
Phương pháp thử Rockwell được sử dụng rộng rãi vì tính linh hoạt cao và tương đối đơn giản so với các phương pháp thử nghiệm khác. Phương pháp này thường được ưa chuộng trong thương mại do tốc độ và độ tin cậy của các phép thử, đồng thời không gây phá hủy. Vật liệu có thể được thử nghiệm nhiều lần mà không bị hư hại, điều này rất có lợi cho vật liệu đã qua xử lý nhiệt; ví dụ, những phương pháp này thường yêu cầu nhiều lần thử nghiệm trước, trong và sau khi xử lý. Các phương pháp thử nghiệm khác có thể gây hư hại cho vật liệu thử nghiệm.
4. Làm thế nào để đo độ cứng Rockwell?
4.1 Kiểm tra độ cứng Rockwell
Thử nghiệm độ cứng Rockwell bao gồm một thao tác cơ học, trong đó một dụng cụ tạo vết lõm làm bằng kim cương được đặt lên vật thử nghiệm. Sau đó, một lực tác động sơ bộ được áp dụng và độ sâu vết lõm được đo. Tiếp theo, tổng tải trọng lực được cộng vào, đồng thời độ sâu vết lõm được đo lại. Tổng tải trọng lực sau đó được loại bỏ, chỉ còn lại lực tác động sơ bộ. Hiệu số giữa độ sâu đâm xuyên trước và sau khi tổng lực tác động được sử dụng để tính toán độ cứng Rockwell. Độ cứng Rockwell được tính theo công thức:
100 – (H/0,002) = Số độ cứng Rockwell
Trong đó H = độ sâu của vết lõm tính bằng mm.
4.2 Thang đo Rockwell hoạt động như thế nào?
Có nhiều thang đo khác nhau để sử dụng khi thực hiện phương pháp kiểm tra độ cứng Rockwell. Việc sử dụng thang đo nào phụ thuộc vào loại đầu đo và tải trọng bạn sử dụng. Ví dụ, thang đo Rockwell C sử dụng đầu đo hình nón kim cương, và thang đo B sử dụng đầu đo hình cầu với tải trọng nhẹ hơn. Các thang đo được viết tắt là HRB, viết tắt của Độ cứng Rockwell B, và cũng tương tự đối với thang đo C (HRC). Đôi khi, thang đo này được viết tắt thành chữ R, theo sau là chữ cái thang đo (RC).
Nguyên tắc chung là số càng cao thì vật liệu càng cứng – tuy nhiên, điều quan trọng cần nhớ là các giá trị độ cứng phụ thuộc vào thang đo được sử dụng khi kiểm tra chúng. Để minh họa, một loại thép mềm có thể có độ cứng là 70 HRB, trong khi một loại thép cứng có thể có giá trị độ cứng là 64 HRC.
Việc xác định thang đo chính xác cho vật liệu bạn đang thử nghiệm có thể khó khăn, nhưng nhìn chung, vật liệu càng mềm thì tải trọng càng nhẹ. Tương tự với độ dày; nếu bạn cần thử nghiệm vật liệu mỏng, bạn không nên chọn thang đo có đầu đo lớn và tải trọng nặng vì sẽ làm hỏng mẫu thử. Thông thường, nếu bạn đo thép đã tôi, bạn nên sử dụng thang đo Rockwell C. Lý tưởng nhất, bạn nên sử dụng thang đo Rockwell E hoặc F cho vật liệu mềm hơn vì chúng có tải trọng nhẹ hơn nhiều.
