Độ cứng HRC – HRB – HB – HV – Leeb của kim loại phổ biến

Định nghĩa về độ cứng vật liệu

Kiểm tra độ cứng vật liệu là phương pháp đo cường độ của vật liệu bằng cách xác định khả năng chống lại các xâm nhập do vật liệu cứng hơn.

Độ cứng không phải là một đặc tính của vật liệu giống như các đơn vị cơ bản của khối lượng, chiều dài và thời gian mà giá trị độ cứng là kết quả của một quy trình đo lường xác định.

Đặc điểm của độ cứng vật liệu

Độ cứng chỉ biểu thị tính chất bề mặt mà không biểu thị tính chất chung cho toàn bộ sản phẩm
Độ cứng biểu thị khả năng chống mài mòn của vật liệu, độ cứng càng cao thì khả năng mài mòn càng tốt
Đối với vật liệu đồng nhất (như trạng thái ủ) độ cứng có quan hệ với giới hạn bền và khả năng gia công cắt. Độ cứng cao thì giới hạn bền cao và khả năng cắt kém. Khó tạo hình sản phẩm.

Phân loại các phương pháp đo độ cứng

Các phương pháp đo độ cứng thường được phân loại theo 3 phương pháp đo chính là Ấn lõm, bật nảy và gạch xước.

Với phương pháp Ấn lõm cũng được phân chia thành hai loại độ cứng là độ cứng tế vi và độ cứng thô đại. Độ cứng thường dùng là độ cứng thô đại, vì mũi đâm và tải trọng đủ lớn để phản ánh độ cứng của nền, pha cứng trên một diện tích tác dụng đủ lớn, sẽ có ý nghĩa hơn trong thực tế sản xuất. Đó là lý do bạn cần có hiểu biết để tránh việc quy đổi độ cứng không phản ánh được cơ tính thậm chí sai. Độ cứng tế vi thường được dùng trong nghiên cứu, vì mũi đâm nhỏ có thể tác dụng vào từng pha của vật liệu.

Nếu phân loại theo thang đo, ta cũng có rất nhiều phương pháp xác định độ cứng khác nhau:

Độ cứng theo phương pháp gạch xước, tiêu biểu là thang đo Mohs xác định độ cứng của mạch tinh thể vật liệu và thường ít được sử dụng trong công nghiệp.
Thang đo Vickers (HV), được phát triển như một phương pháp thay thế cho Brinell trong một số trường hợp. Thông thường phương pháp đo dựa trên Vicker được cho là dễ sử dụng hơn do việc tính toán kết quả không phụ thuộc vào kích cỡ đầu đo.
Thang đo Brinell (BHN hay HB)là một trong những thang đô độ cứng đầu tiên được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong cơ khí và luyện kim.
Thang đo Rockwell (HR) xác định độ cứng dựa trên khả năng đâm xuyên vật liệu của đầu đo dưới tải. Có nhiều thang đo Rockwell khác nhau sử dụng tải và đầu ấn lõm khác nhau và cho kết quả ký hiệu bởi HRA, HRB, HRC…
Phương pháp bật nảy với thang đo Leeb (LRHT) là một trong 4 phương pháp được sử dụng phổ biến nhất khi kiểm tra độ cứng kim loại. Phương pháp cơ động này thường được sử dụng khi kiểm tra các vật mẫu tương đối lớn (trên 1kg). Phương pháp dựa trên hệ số bật nẩy lại và là phương pháp đo kiểm tra không phá hủy.
Thang đo Knoop là phương pháp đo tế vi, sử dụng để kiểm tra độ cứng của vật liệu dễ vỡ hoặc tấm mỏng do phương pháp đo chỉ gây ra một vết lõm nhỏ.

Bảng các giá trị độ cứng của vật liệu, đường kính bi và tải trọng đặt theo Brinell

Vật liệu	Phạm vi đo cứng theo Brinell	Chiều dày nhỏ nhất của mẫu thử (mm)	Quan hệ giữa tải trọng và đường kính bi	Đường kính bi (mm)	Tải trọng (kg)	Thời gian chịu tải (s)
Kim loại đen	140-150	Từ 6 đến 3 Từ 4 đến 2 Nhỏ hơn 2	F = 30D2	10,0 5,0 2,5	3000 750 187,5	10
Kim loại đen	< 140	Lớn hơn 6 Từ 6 đến 3 Nhỏ hơn 3	F = 10D2	10,0 5,0 2,5	1000 250 62.5	10
Kim loại màu	> 130	Lớn hơn 6 Từ 4 đến 2 Nhỏ hơn 2	F = 30D2	10,0 5,0 2,5	3000 750 187.6	30
	25 – 130	Lớn hơn 6 Từ 6 đến 3	F = 10D2	10,0 5,0	1000 250	20
	25 – 130	Nhỏ hơn 3		2,5	62.5
	8-35	Lớn hơn 6 Từ 6 đến 3 Nhỏ hơn 3	F = 2.5D2	10,0 5,0 2,5	250 62.5 15.6	60

Bảng các giá trị độ cứng và tính dẻo (khả năng gia công) của vật liệu phổ biến theo Rockwell

Vật liệu/Metal	Tôi cứng/Temper	Độ cứng Rockwell (thang B)	Ứng suất đàn hồi (KSI)	Ứng suất đàn hồi (MPa)	Tính dẻo 1: rất dẻo 5: cứng
Aluminum	A93003-H14	20 to 25	21	145	1
Aluminum	A93003-H34	35 to 40	29	200	1
Aluminum	A93003-H14	20 to 25	20	138	1
Aluminum	A96061-T6	60	40	275	4
Copper	1/8 hard (cold rol I)	10	28	193	1
Gilding metal	1/4 hard	32	32	221	1
Commercial bronze	1/4 hard	42	35	241	2
Jewelry Bronze	1/4 hard	47	37	255	2
Red Brass	1/4 hard	65	49	338	2
Cartridge Brass	1/4 hard	55	40	276	1
Yellow Brass	1/4 hard	55	40	276	2
Muntz Metal	1/8 hard	55	35	241	3
Architect ural Bronze	As Extruded	65	20	138	4
Phosphor Bronze	1/2 hard	78	55	379	3
Silicon Bronze	1/4 hard	75	35	241	3
Aluminum Bronze	As Cast	77	27	186	5
Nickel Silver	1/8 hard	60	35	241	3
Steel (Low carbon)	Cold-rolled	60	25	170	2
Cast Iron	As Cast	86	60	344	5
Stainless Steel 304	Temper Pass	88	30	207	2
Lead	Sheet Lead	5	0.81	5	1
Monel	Temper Pass	60	27	172	3
Zinc-Cu-Tn Alloy	Rolled	40	14	97	1
Titanium	Annealed	80	37	255	3

Chuyển đổi giữa các giá trị độ cứng

Bảng quy đổi độ cứng chỉ mang tính tương đối. Khi đo độ cứng tùy vào vật liệu và diện tích bề mặt mẫu… cần lựa chọn loại máy đo độ cứng để ra kết quả chính xác nhất. Cần lưu ý: Độ cứng HV là độ cứng tế vi, do đó khi đo độ cứng cần chú ý tổ chức của mẫu để có giá trị đo đúng. Ví dụ nếu vết đâm đúng vào vị trí cacbit thì độ cứng sẽ cao, nền thép có độ cứng thấp hơn.

BẢNG 1. BẢNG CHUYỂN ĐỔI GIÁ TRỊ ĐỘ CỨNG THEO LOẠI VẬT LIỆU
(Áp dụng cho Vật liệu được làm cứng và Hợp kim cứng)
(Hardness Conversion Table)

ROCKWELL (HR)							VICKER	BRINELL	SHORE
C	A	D	G	15N	30N	45N	HV	HB/30	HS
80	92.0	86.5		96.5	92.0	87.0	1865
79	91.5	85.5			91.5	86.5	1787
78	91.0	84.5		96.0	91.0	85.5	1710
77	90.5	84.0			90.5	84.5	1633
76	90.0	83.0		95.5	90.0	83.5	1556
75	89.5	82.5			89.0	82.5	1478
74	89.0	81.5		95.0	88.5	81.5	1400
73	88.5	81.0			88.0	80.5	1323
72	88.0	80.0		94.5	87.0	79.5	1245
71	87.0	79.5			86.5	78.5	1160
70	86.5	78.5		94.0	86.0	77.5	1076
69	86.0	78.0		93.5	85.0	76.5	1004
68	85.5	77.0			84.5	75.5	942		97
67	85.0	76.0		93.0	83.5	74.5	894		95
66	84.5	75.5		92.5	83.0	73.0	854		92
65	84.0	74.5		92.0	82.0	72.0	820		91
64	83.5	74.0			81.0	71.0	789		88
63	83.0	73.0		91.5	80.0	70.0	763		87
62	82.5	72.5		91.0	79.0	69.0	739		85
61	81.5	71.5		90.5	78.5	67.5	716		83
60	81.0	71.0		90.0	77.5	66.5	695	614	81
59	80.5	70.0		89.5	76.5	65.5	675	600	80
58	80.0	69.0			75.5	64.0	655	587	78
57	79.5	68.5		89.0	75.0	63.0	636	573	76
56	79.0	67.5		88.5	74.0	62.0	617	560	75
55	78.5	67.0		88.0	73.0	61.0	598	547	74
54	78.0	66.0		87.5	72.0	59.5	580	534	72
53	77.0	65.5		87.0	71.0	58.5	562	522	71
52	77.0	64.5		86.5	70.5	57.5	545	509	69
51	76.5	64.0		86.0	69.5	56.0	528	496	68
50	76.0	63.0		85.5	68.5	55.0	513	484	67
49	75.5	62.0		85.0	67.5	54.0	498	472	66
48	74.5	61.5		84.5	66.5	52.5	485	460	64
47	74.0	60.5		84.0	66.0	51.5	471	448	63
46	73.5	60.0		83.5	65.0	50.0	458	437	62
45	73.0	59.0		83.0	64.0	49.0	446	426	60
44	72.5	58.5		82.5	63.0	48.0	435	415	58
43	72.0	57.5		82.0	62.0	46.5	424	404	57
42	71.5	56.5		81.5	61.5	45.5	413	393	56
41	71.0	56.0		81.0	60.5	44.5	403	382	55
40	70.5	55.5		80.5	59.5	43.0	393	372	54
39	70.0	54.5		80.0	58.5	42.0	383	362	52
38	69.5	54.0		79.5	57.5	41.0	373	352	51
37	69.0	53.0		79.0	56.5	39.5	363	342	50
36	68.5	52.5		78.5	56.0	38.5	353	332	49
35	68.0	51.5		78.0	55.0	37.0	343	322	48
34	67.5	50.5		77.0	54.0	36.0	334	313	47
33	67.0	50.0		76.5	53.0	35.0	325	305	46
32	66.5	49.0		76.0	52.0	33.5	317	297	44
31	66.0	48.5		75.5	51.5	32.5	309	290	43
30	65.5	47.5	92.0	75.0	50.5	31.5	301	283	42
29	65.0	47.0	91.0	74.5	49.5	30.0	293	276	41
28	64.5	46.0	90.0	74.0	48.5	29.0	285	270	41
27	64.0	45.5	89.0	73.5	47.5	28.0	278	265	40
26	63.5	44.5	88.0	72.5	47.0	26.5	271	260	39
25	63.0	44.0	87.0	72.0	46.0	25.5	264	255	38
24	62.5	43.0	86.0	71.5	45.0	24.0	257	250	37
23	62.0	42.5	84.5	71.0	44.0	23.0	251	245	36
22	61.5	41.5	83.5	70.5	43.0	22.0	246	240	35
21	61.0	41.0	82.5	70.0	42.5	20.5	241	235	35
20	60.5	40.0	81.0	69.5	41.5	19.5	236	230	34

BẢNG 2. BẢNG CHUYỂN ĐỔI GIÁ TRỊ ĐỘ CỨNG
(Áp dụng cho Vật liệu không được làm cứng và Thép mềm)
(Hardness Conversion Table)

ROCKWELL(HR)									BRINELL
B	F	G	E	K	A	15T	30T	45T	HB/5	HB/30
100		82.5			61.5	93.0	82.0	72.0	201	240
99		81.0			61.0	92.5	81.5	71.0	195	234
98		79.0			60.0		81.0	70.0	189	228
97		77.5			59.0	92.0	80.5	69.0	184	222
96		76.0			59.0		80.0	68.0	179	216
95		74.0			58.0	91.5	79.0	67.0	175	210
94		72.5			57.5		78.5	66.0	171	205
93		71.0			57.0	91.0	78.0	65.0	167	200
92		69.0		100.0	56.5	90.5	77.5	64.5	163	195
91		67.5		99.5	56.0		77.0	63.5	160	190
90		66.0		98.5	55.5	90.0	76.0	62.5	157	185
89		64.0		98.0	55.0	89.5	75.5	61.5	154	180
88		62.5		97.0	54.0		75.0	60.5	151	176
87		61.0		96.5	53.5	89.0	74.5	59.5	148	172
86		59.0		95.5	53.0	88.5	74.0	58.5	145	169
85		57.5		94.5	52.5		73.5	58.0	142	165
84		56.0		94.0	52.0	88.0	73.0	57.0	140	162
83		54.0		93.0	51.0	87.5	72.0	56.0	137	159
82		52.5		92.0	50.5		71.5	55.0	135	156
81		51.0		91.0	50.0	87.0	71.0	54.0	133	153
80		49.0		90.5	49.5	86.5	70.0	53.0	130	150
79		47.5		89.5	49.0		69.5	52.0	128	147
78		46.0		88.5	48.5	86.0	69.0	51.0	126	144
77		44.0		88.0	48.0	85.5	68.0	50.0	124	141
76		42.5		87.0	47.0		67.5	49.0	122	139
75	99.5	41.0		86.0	46.5	85.0	67.0	48.5	120	137
74	99.0	39.0		85.0	46.0		66.0	47.5	118	135
73	98.5	37.5		84.5	45.5	84.5	65.5	46.5	116	132
72	98.0	36.0		83.5	45.0	84.0	65.0	45.5	114	130
71	97.5	34.5	100.0	82.5	44.5		64.0	44.5	112	127
70	97.0	32.5	99.5	81.5	44.0	83.5	63.5	43.5	110	125
69	96.0	31.0	99.0	81.0	43.5	83.0	62.5	42.5	109	123
68	95.5	29.5	98.0	80.0	43.0		62.0	41.5	107	121
67	95.0	28.0	97.5	79.0	42.5	82.5	61.5	40.5	106	119
66	94.5	26.5	97.0	78.0	42.0	82.0	60.5	39.5	104	117
65	94.0	25.0	96.0	77.5			60.0	38.5	102	116
64	93.5	23.5	95.5	76.5	41.5	81.5	59.5	37.5	101	114
63	93.0	22.0	95.0	75.5	41.0	81.0	58.5	36.5	99	112
62	92.0	20.5	94.5	74.5	40.5		58.0	35.5	98	110
61	91.5	19.0	93.5	74.0	40.0	80.5	57.0	34.5	96	109
60	91.0	17.5	93.0	73.0	39.5		56.5	33.5	95	107
59	90.5	16.0	92.5	72.0	39.0	80.0	56.0	32.0	94	106
58	90.0	14.5	92.0	71.0	38.5	79.5	55.0	31.0	92	104
57	89.5	13.0	91.0	70.5	38.0		54.5	30.0	91	103
56	89.0	11.5	90.5	69.5		79.0	54.0	29.0	90	101
55	88.0	10.0	90.0	68.5	37.5	78.5	53.0	28.0	89	100
54	87.5	8.5	89.5	68.0	37.0		52.5	27.0	87
53	87.0	7.0	89.0	67.0	36.5	78.0	51.5	26.0	86
52	86.5	5.5	88.0	66.0	36.0	77.5	51.0	25.0	85
51	86.0	4.0	87.5	65.0	35.5		50.5	24.0	84
50	85.5	2.5	87.0	64.5	35.0	77.0	49.5	23.0	83
49	85.0		86.5	63.5		76.5	49.0	22.0	82
48	84.5		85.5	62.5	34.5		48.5	20.5	81
47	84.0		85.0	61.5	34.0	76.0	47.5	19.5	80
46	83.0		84.5	61.0	33.5	75.5	47.0	18.5
45	82.5		84.0	60.0	33.0		46.0	17.5	79
44	82.0		83.5	59.0	32.5	75.0	45.5	16.5	78
43	81.5		82.5	58.0	32.0	74.5	45.0	15.5	77
42	81.0		82.0	57.5	31.5		44.0	14.5	76
41	80.5		81.5	56.5	31.0	74.0	43.5	13.5	75

BẢNG 3. BẢNG CHUYỂN ĐỔI GIÁ TRỊ ĐỘ CỨNG
(Áp dụng cho Gang dẻo, Gang xám và kim loại màu)
(Hardness Conversion Table)

B	F	E	K	A	H	15T	30T	45T	HB/5
41	80.5	81.5	56.5	31.0		74.0	43.5	13.5	75
40	79.5	81.0	55.5			73.5	43.0	12.5
39	79.0	80.0	54.5	30.5			42.0	11.0	74
38	78.5	79.5	54.0	30.0		73.0	41.5	10.0	73
37	78.0	79.0	53.0	39.5		72.5	40.5	9.0	72
36	77.5	78.5	52.5	39.0	100.0		40.0	8.0
35	77.0	78.0	51.5	28.5	99.5	72.0	39.5	7.0	71
34	76.5	77.0	50.5	28.0	99.0	71.5	38.5	6.0	70
33	75.5	76.5	49.5				38.0	5.0	69
32	75.0	76.0	48.5	27.5	98.5	71.0	37.5	4.0
31	74.5	75.5	48.0	27.0	98.0		36.5	3.0	68
30	74.0	75.0	47.0	26.5		70.5	36.0	2.0	67
29	73.5	74.0	46.0	26.0	97.5	70.0	35.6	1.0
28	73.0	73.5	45.0	25.5	97.0		34.5		66
27	72.5	73.0	44.5	25.0	96.5	69.5	34.0
26	72.0	72.5	43.5	24.5		69.0	33.0		65
25	71.0	72.0	42.0		96.0		32.5		64
24	70.5	71.0	41.5	24.0	95.5	68.5	32.0
23	70.0	70.5	41.0	23.5		68.0	31.0		63
22	69.5	70.0	40.0	23.0	95.0		30.5
21	69.0	69.5	39.0	22.5	94.5	67.5	29.5		62
20	68.5	68.5	38.0	22.0			29.0
19	68.0	68.0	37.5	21.5	94.0	67.0	28.5		61
18	67.0	67.5	36.5		93.5	66.5	27.5
17	66.5	67.0	35.5	21.0	93.0		27.0		60
16	66.0	66.5	35.0	20.5		66.0	26.0
15	65.5	65.5	34.0	20.0	92.5	65.5	25.5		59
14	65.0	65.0	33.0		92.0		25.0
13	64.5	64.5	32.0			65.0	24.0		58
12	64.0	64.0	31.5		91.5	64.5	23.5
11	63.5	63.5	30.5		91.0		23.0
10	63.0	62.5	29.5		90.5	64.0	22.0		57
9	62.0	62.0	29.0				21.5
8	61.5	61.5	28.0		90.0	63.5	20.5
7	61.0	61.0	27.0		89.5	63.0	20.0		56
6	60.5	60.5	26.0				19.5
5	60.0	60.0	25.5		89.0	62.5	18.5		55
4	59.5	59.0	24.5		88.5	62.0	18.0
3	59.0	58.5	23.5		88.0		17.0
2	58.0	58.0	23.0			61.5	16.5		54
1	57.5	57.5	22.0		87.5	61.0	16.0
0	57.0	57.0	21.0		87.0		15.0		53

Chuyên mục

LĨNH VỰC