Nguyên lý đo độ cứng Rockwell
NGUYÊN LÝ ĐO ĐỘ CỨNG ROCKWELL
Tham khảo và biên soạn bởi Huỳnh Ngọc Sơn
Giới thiệu về thang đo độ cứng Rockwell
Nó là một thang đo độ cứng vật liệu kim loại, được sử dụng lần đầu vào năm 1919 do Stanley P. Rockwell phát minh. Đây là phép đo không đơn vị. Ký hiệu thang đo là HR và theo sau là một chữ cái chỉ ra kiểm thang đo. Giá trị sau cùng là độ cứng. Ví dụ, “HRC 68” có nghĩa là 68 là giá trị độ cứng theo thang Rockwell C. Gía trị độ cứng Rockwell thông thường được mô tả cho độ cứng kim loại, tuy nhiên chúng cũng có thể được sử dụng cho một vài loại nhựa.
Nguyên lý đo độ cứng Rockwell
Thang đo Rockwell dựa vào đo độ sâu của vết lõm được tạo ra bởi một đầu kim cương hoặc một đầu bi lên trên bề mặt vật liệu.
Không giống như phép thử Brinel, phép thử Rockwell tạo nên 2 phép đo độ sâu:
- Đầu bi di chuyển và tiếp xúc lên bề mặt vật liệu cần kiểm tra. Lực sơ cấp được sử dụng với một khoảng thời gian được cài đặt, sau đó đo độ sâu của vết lõm.
- Tiếp theo lực được tăng lên theo một tỉ lệ đã được cài đặt cho đến khi nó đạt được tổng lực. Lực này được giữ ổn định trong một khoảng thời gian được xác định trước, sau đó lực giảm xuống tới mức lực sơ cấp. Sau một khoảng thời gian được cài đặt, độ sâu vết lõm được đo trong thời gian vài giây. Thông thường toàn bộ quá trình được thực hiện bởi máy tự động.
Các công thức tính độ cứng Rockwell
Độ cứng Rockwell được tính bằng sự khác biệt giữa độ sâu vết lõm sau khi áp dụng tổng lực với độ sâu vết lõm ban đầu của nó dưới tác dụng của lực sơ cấp. Người ta gọi sự khác biệt này theo đơn vị milimét là h.
Như thế, nếu phép thử sử dụng đầu đo kim cương hình chóp:
Nếu phép thử sử dụng đầu bi:
Các thang đo của Máy đo độ cứng Rockwell
Thang đo Rockwell thông thường
A
- Đầu đo: Kim cương hình chóp
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 588.4 (60)
Áp dụng với Cemented carbides, thép mỏng, thép thấm carbon mỏng
B
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 1,588 (1/16″)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 980.7 (100)
Áp dụng với Hợp kim đồng, thép mềm, hợp kim nhôm, sắt dễ uốn, v.v.
C
- Đầu đo: Kim cương hình chóp
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 1471 (150)
Áp dụng với Thép, gang đúc cứng, sắt dễ uốn, titan, thép thấm carbon dày và các vật liệu khác cứng hơn 100 HRB
D
- Đầu đo: Kim cương hình chóp
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 980.7 (100)
Áp dụng với Thép mỏng và thép thấm carbon dày trung bình, và thép vòng bi
E
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 3,175 (1/8”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 980.7 (100)
Áp dụng với Gang, nhôm và hợp kim magiê
F
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 1,588 (1/16″)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 588.4 (60)
Áp dụng với Hợp kim đồng nung và kim loại tấm mềm mỏng
G
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 1,588 (1/16″)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 1471 (150)
Sắt dễ uốn, đồng-niken kẽm và hợp kim cupro nickel
H
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 3,175 (1/8”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 588.4 (60)
Áp dụng với Nhôm, kẽm và chì
Thang đo Rockwell thông thường (tt)
K
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 3,175 (1/8”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 1471 (150)
L
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 6.350 (1/4”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 588.4 (60)
M
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 6.350 (1/4”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 980.7 (100)
P
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 6.350 (1/4”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 1471 (150)
R
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 12,70 (1/2”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 588.4 (60)
S
- Đầu đo: Bi (mm/inch)12,70 (1/2”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 980.7 (100)
V
- Đầu đo: Bi (mm/inch) 12,70 (1/2”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 98.07 (10)
- Tổng lực kgf (N): 1471 (150)
Các thang K, L, M, P, R, S, V áp dụng cho kim loại chịu lực và các vật liệu rất mềm hoặc mỏng khác. Sử dụng đầu bi nhỏ nhất và tải trọng lớn nhất mà không ảnh hưởng đến đe.
Thang đo Rockwell Superficial
15N
- Đầu đo: Kim cương hình chóp
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 147.1 (15)
30N
- Đầu đo: Kim cương hình chóp
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 294.2 (30)
45N
- Đầu đo: Kim cương hình chóp
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 441.3 (45)
Ứng dụng của các thang đo 15N, 30N, 45N tượng tự như thang đo A, C và D nhưng vật liệu mỏng hơn hay chiều sâu cứng nhỏ hơn
15T
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 1,588 (1/16″)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 147.1 (15)
30T
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 1,588 (1/16″)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 294.2 (30)
45T
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 1,588 (1/16″)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 441.3 (45)
Ứng dụng của các kiểu thang đo 15T, 30T, 45T tương tự như thang đo B, F và G nhưng vật liệu mỏng hơn
Thang đo Rockwell Superficial (tt)
15W
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 3,175 (1/8 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 147.1 (15)
30W
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 3,175 (1/8 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 294.2 (30)
45W
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 3,175 (1/8 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 441.3 (45)
15X
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 6.350 (1/4 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 147.1 (15)
30X
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 6.350 (1/4 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 294.2 (30)
45X
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 6.350 (1/4 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 441.3 (45)
15Y
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 12,70 (1/2 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 147.1 (15)
30Y
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 12,70 (1/2 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 294.2 (30)
45Y
- Đầu đo: Bi (mm / inch) 12,70 (1/2 ”)
- Lực sơ cấp kgf (N): 29.42 (3)
- Tổng lực kgf (N): 441.3 (45)
Các thang đo 15W, 30W, 45W, 15X, 30X, 45X, 15Y, 30Y, 45Y áp dụng cho vật liệu rất mềm
Nguyên lý đo độ cứng Rockwell được tham khảo từ các tài liệu sau:
- ASTM E 18-2000, Phương pháp thử tiêu chuẩn cho độ cứng Rockwell và độ cứng bề ngoài Rockwell của vật liệu kim loại.
- ISO6508-1 Vật liệu kim loại – Thử nghiệm độ cứng Rockwell (thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) – Phần 1: Phương pháp thử, 1999-09-01
- ISO6508-2 Vật liệu kim loại – Thử độ cứng Rockwell (thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) – Phần 2: Kiểm tra xác nhận máy thử nghiệm, 1999-09-01
- ISO6508-3 Vật liệu kim loại – Thử độ cứng Rockwell (thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) – Phần 3: Hiệu chuẩn khối chuẩn, 1999-09-01
