Nguyên lý đo độ cứng Vickers
NGUYÊN LÝ ĐO ĐỘ CỨNG VICKERS
Giới thiệu về thang đo độ cứng Vickers
Được phát triển vào năm 1921 bởi Robert L. Smith và George E. Sandland tại Vickers Ltd. Nó như một phương pháp thay thế cho phương pháp Brinell để đo độ cứng của vật liệu. Thử nghiệm Vickers thường dễ sử dụng hơn các thử nghiệm độ cứng khác vì các tính toán yêu cầu không phụ thuộc vào kích thước của đầu lõm và đầu đo có thể được sử dụng cho tất cả các vật liệu không phân biệt độ cứng.
Cách xác định độ cứng Vickers (HV)
Cách kiểm tra độ cứng được thực hiện bằng 1 mũi kim cương hình chóp 4 cạnh, góc giữa 2 mặt chóp đối diện là 136o. Dưới tác dụng của tải trọng xác định (50N, 100N, 200N, 300N, 500N, 1000N, …) mũi kim cương sẽ tạo 1 vết lõm trên bề mặt vật liệu kim loại.
Các công thức tính độ cứng
Sau đo người ta đo đường kính d1 và d2 của vết lõm để tính ra giá trị của độ cứng HV.
HV được tính bằng F/S, tức lực F chia cho diện tích bề mặt vết lõm S. Diện tích bề mặt vết lõm S được tính theo chiều dài trung bình 2 đường chéo d1 và d2 của vết lõm S.
Ta có công thức tính độ cứng HV như sau:
- HV là giá trị độ cứng Vickers (kgf/mm2)
- S là diện tích mà đầu đo kim cương nén xuống bề mặt kim loại (mm2)
- F tải trọng tác động lên đầu kim cương (kgf)
Diện tích S được xác định như sau:
Do đó, ta suy ra được gián trị độ cứng HV theo lực F và đường kính vết đâm như sau:
- HV tính theo kgf/mm2
- d là đường kính trung bình vết đâm (mm)
- F tải trọng tác động lên đầu kim cương (kgf)
Chuyển độ cứng HV từ (kfg/mm2) ra N (Newton) ta có công thức sau:
- HV tính theo N/mm2
- d là đường kính trung bình vết đâm (mm)
- F tải trọng tác động lên đầu kim cương (N)
Từ nguyên lý đo độ cứng Vickers trên ta có thể xem xét mối liên hệ giữ độ cứng HV và độ sâu của vết lõm. Từ đó chúng ta có những cân nhắc đúng đắn khi chọn lực đo và độ sâu cứng phù hợp.
Mối liên hệ giữa độ sâu vết lõm t và độ cứng HV
Ta có công thức liên hệ giữ t và d như sau:
Do đó, công thức liên hệ giữa t và HV như sau:
- HV tính theo N/mm2
- d là đường kính trung bình vết đâm (mm)
- t độ sâu của vết đâm (mm)
Như vậy, với độ cứng HV = 260, ta có bảng tính độ sâu h tương ứng với lực F như sau:
HV = 260
F = 1 kgf
h = 12.1 μm
HV = 260
F = 2 kgf
h = 17.1 μm
HV = 260
F = 3 kgf
h = 20.9 μm
HV = 260
F = 5 kgf
h = 27.0 μm
HV = 260
F = 10 kgf
h = 38.1 μm
