Phương pháp đo 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 một vết lõm cho trước, vết lõm càng nhỏ thì 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. Tìm hiểu thêm về kiến ​​thức cơ bản về kiểm tra độ cứng tại đây .

Các  phương pháp thử nghiệm Rockwell độ cứng , theo quy định tại tiêu chuẩn ASTM E-18, là thông dụng nhất phương pháp thử nghiệm độ cứng. Bạn nên lấy một bản sao của tiêu chuẩn này, đọc và hiểu tiêu chuẩn hoàn toàn trước khi thử Rockwell.

Kiểm tra Rockwell thường dễ thực hiện hơn và chính xác hơn các loại phương pháp đo độ cứng khác . Phương pháp thử nghiệm Rockwell được sử 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 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 có được 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).

Phương pháp thử Minh họa
A = Độ sâu đạt được của thụt sau khi đặt tải trước (tải nhỏ)
B = Vị trí của thụt vào trong khi tải toàn bộ, tải nhỏ cộng với tải chính
C = Vị trí cuối cùng mà thụt vào đạt được sau khi phục hồi đàn hồi của vật liệu mẫu
D = Đo khoảng cách được thực hiện đại diện cho sự khác biệt giữa tải trước và vị trí 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 mẫu hình trụ.

Ngoài ra, trục thử nghiệm phải nằm trong khoảng vuông góc 2 độ để đảm bảo tải chính xác; Không được làm lệch 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 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.