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 bị lõm và nó được xác định bằng cách đo độ sâu của vết lõm khi dùng 1 lực nhất định tác độ lên. Việc kiểm tra độ cứng cần những kiến thức cơ bản để đảm bảo kết quả chính xác hơn.
Nói một cách đơn giản hơn, khi sử dụng một lực cố định (tải trọng) để tác động lên vật liệu, vết lõm càng nhỏ, vật liệu càng cứng. Giá trị độ cứng của vết lõm thu được bằng cách đo độ sâu hoặc diện tích vết lõm bằng một trong hơn 12 phương pháp thử nghiệm khác nhau.
Kiểm tra độ cứng được sử dụng cho hai đặc tính chung
1. Đặc tính vật liệu
• Kiểm tra đặc tính của vật liệu
• Kiểm tra độ cứng
• Kiểm tra để xác nhận quy trình
• Có thể được sử dụng để dự đoán độ bền kéo
2. Tính năng
• Kiểm tra để xác nhận khả năng hoạt động như thiết kế.
• Lớp vỏ bảo vệ
• Tính bền dai vật liệu
• Khả năng chống lại tác động
Cân nhắc khi đo độ cứng
Các đặc tính mẫu sau đây cần được xem xét trước khi lựa chọn độ cứng phương pháp thử nghiệm để sử dụng:
• Chất liệu
• Kích thước mẫu vật
• Độ dày
• Hình dáng
• Mẫu với các hình dạnh khác nhau, hình tròn, hình trụ, bằng phẳng, không đều
• Vật liệu Gage R & R
Loại vật liệu và độ cứng dự kiến sẽ xác định phương pháp thử. Các vật liệu như thép chịu lực cứng có kích thước thớ nhỏ và có thể được đo bằng thang đo Rockwell do sử dụng kim cương và tải PSI cao.
Các vật liệu như gang và kim loại bột sẽ cần một vết lõm lớn hơn nhiều, chẳng hạn như được sử dụng với thiết bị đo độ cứng Brinell. Các bộ phận rất nhỏ hoặc các phần nhỏ có thể cần được đo trên máy kiểm tra độ cứng siêu nhỏ sử dụng Thang đo Vickers hoặc Knoop.
Khi chọn thang đo độ cứng, 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.
Kích thước mẫu
Phần càng nhỏ, tải càng nhẹ để tạo ra vết lõm cần thiết. Đối với các bộ phận nhỏ, điều đặc biệt quan trọng là phải đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về độ dày tối thiểu và các vết lõm cách xa mép trong và ngoài một cách hợp lý.
Các bộ phận lớn hơn cần được cố định đúng cách để đảm bảo vị trí an toàn trong quá trình thử nghiệm mà không bị dịch chuyển hoặc trượt. Các bộ phận nhô ra khỏi đe hoặc không được đỡ dễ dàng trên đe phải được kẹp vào vị trí hoặc được nâng đỡ thích hợp.
Mẫu hình trụ
Cần hiệu chỉnh kết quả thử nghiệm khi thử nghiệm trên các hình trụ có đường kính nhỏ do sự khác biệt giữa dòng vật liệu hướng trục và hướng tâm. Hệ số hiệu chỉnh độ tròn được thêm vào kết quả thử nghiệm của bạn dựa trên đường kính của bề mặt hình trụ lồi.
Ngoài ra, điều quan trọng là phải duy trì khoảng cách tối thiểu bằng 2 ~ 1/2 lần đường kính của vết lõm từ một cạnh hoặc một vết lõm khác.
Độ dày mẫu
Mẫu của bạn phải có độ dày tối thiểu bằng 10 lần (mười lần) độ sâu vết lõm dự kiến đạt được. Có các khuyến nghị về độ dày tối thiểu, cho phép đối với các phương pháp Rockwell thông thường và bề ngoài
Đôi khi cần thử nghiệm ở một thang điểm này và báo cáo ở thang điểm khác. Các chuyển đổi đã được thiết lập có một số giá trị hợp lệ, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là trừ khi mối tương quan thực tế đã được hoàn thành bằng cách thử nghiệm ở các quy mô khác nhau, các chuyển đổi đã thiết lập có thể cung cấp thông tin đáng tin cậy hoặc không.
Tham khảo biểu đồ chuyển đổi thang đo ASTM cho các kim loại không phải Austenit trong phạm vi độ cứng cao và phạm vi độ cứng thấp.
Cũng tham khảo tiêu chuẩn ASTM E140 để biết thêm thông tin về quy mô chuyển đổi.
Gage R&R
Các nghiên cứu về độ lặp lại và độ tái lập của Gage được phát triển để tính toán khả năng của người vận hành và các thiết bị của họ để kiểm tra tương ứng trong phạm vi dung sai của một mẫu thử nhất định.
Trong thử nghiệm độ cứng, có những biến cố hữu loại trừ việc sử dụng các quy trình và công thức Gage R&R tiêu chuẩn với các mẫu thử thực tế.
Sự thay đổi vật liệu và không có khả năng kiểm tra lại cùng một khu vực trên máy đo độ sâu là hai yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến kết quả GR&R.
Để giảm thiểu những ảnh hưởng này, cách tốt nhất là thực hiện nghiên cứu trên các khối thử nghiệm có tính nhất quán cao để giảm thiểu các biến thể tích hợp này.
Máy kiểm tra độ cứng hoạt động là lý tưởng phù hợp cho các nghiên cứu này. Thật không may, vì những nghiên cứu này chỉ có thể được thực hiện hiệu quả trên các khối thử nghiệm, giá trị của chúng không nhất thiết phải chuyển thành hoạt động thử nghiệm thực tế. Có một loạt các yếu tố có thể được đưa ra khi thử nghiệm trong điều kiện thực tế.
Những máy đo độ cứng cao su, nước vật liệu hay bê tông xuất sắc trong việc thử nghiệm trong điều kiện thực tế bằng cách giảm tác động của rung động, ảnh hưởng của người vận hành, độ võng của bộ phận do bụi bẩn, cặn, mẫu thử uốn cong dưới tải trọng.
