Thông tin kiểm tra
Kiểm tra độ cứng Rockwell là phương pháp đo độ cứng vật liệu bằng cách ép một mũi ép (indenter) dạng bi thép hoặc bi cacbua vonfram, hoặc mũi hình nón kim cương, vào bề mặt mẫu dưới tải trọng xác định, sau đó đo chiều sâu vết lún để quy đổi ra giá trị độ cứng theo thang Rockwell. Phép đo này được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực luyện kim, gia công cơ khí, chế tạo khuôn mẫu, ô tô, hàng không, thiết bị điện tử, dao cụ cắt gọt, ốc vít, bạc đạn và các linh kiện kim loại hoặc hợp kim cần kiểm soát chất lượng bề mặt. ZHONGXI Testing cung cấp dịch vụ kiểm tra độ cứng Rockwell cho nhiều dạng mẫu kim loại, hợp kim và vật liệu phi kim có độ cứng phù hợp với thang đo Rockwell.
Mục đích của việc kiểm tra độ cứng Rockwell là đánh giá khả năng chống biến dạng dẻo của vật liệu dưới tác động tải trọng cục bộ, từ đó suy ra đặc tính cơ học liên quan như độ bền kéo gần đúng, mức độ xử lý nhiệt đạt được, độ cứng lớp thấm cacbon hoặc lớp phủ bề mặt, cũng như phát hiện các sai lệch trong quy trình ram, tôi hoặc ủ. Kỹ thuật đo bao gồm hai giai đoạn tải trọng: tải trọng sơ bộ (minor load) để loại bỏ ảnh hưởng của độ nhám bề mặt và lớp ôxit, sau đó tải trọng chính (major load) duy trì trong thời gian xác định trước khi dỡ tải và đọc giá trị chiều sâu vết lún. Chênh lệch chiều sâu trước và sau khi dỡ tải chính đại lượng tính ra số độ cứng Rockwell theo công thức thang đo tương ứng. So với phương pháp Brinell và Vickers, Rockwell cho tốc độ đo nhanh hơn, không cần đo kính hiển vi kích thước vết lún, phù hợp kiểm tra số lượng lớn trong sản xuất hàng loạt.
Quy trình kiểm tra điển hình tại phòng thí nghiệm bao gồm: tiếp nhận mẫu và xác định thang đo phù hợp với vật liệu dự kiến; chuẩn bị bề mặt mẫu bằng mài nhám để loại bỏ vảy ôxit, lớp decap hoặc độ nhám quá lớn; lựa chọn mũi ép và cặp tải trọng theo tiêu chuẩn áp dụng (ví dụ thang HRA dùng mũi kim cương với tải 60 kgf, thang HRB dùng bi 1,588 mm với tải 100 kgf, thang HRC dùng mũi kim cương với tải 150 kgf); tiến hành đo tại ít nhất ba vị trí khác nhau trên bề mặt mẫu với khoảng cách giữa các vết lún đủ lớn để tránh ảnh hưởng lẫn nhau; hiệu chuẩn máy bằng tấm chuẩn độ cứng trước mỗi loạt đo; ghi nhận giá trị trung bình, độ lệch giữa các lần đo và đánh giá kết quả theo yêu cầu tiêu chuẩn hoặc yêu cầu kỹ thuật của khách hàng. Các tham số cốt lõi cần kiểm soát gồm tải trọng sơ bộ 10 kgf, tải trọng chính theo thang đo, thời gian duy trì tải (thường 2 đến 8 giây), đường kính mũi bi, bán kính đầu mũi kim cương 200 micromet và độ dày tối thiểu của mẫu để tránh hiệu ứng xuyên thủng sang mặt đáy.
Tình huống ứng dụng
Trong ngành chế tạo khuôn mẫu, khuôn dập và khuôn ép nhựa sau khi tôi và ram cần kiểm soát độ cứng HRC trong dải yêu cầu để khả năng chống mài mòn và chống va đập trong điều kiện làm việc. Việc đo độ cứng Rockwell tại nhiều vị trí trên mặt khuôn giúp phát hiện vùng xử lý nhiệt không đều, vùng ram thiếu hoặc ram quá, từ đó điều chỉnh chu trình nhiệt luyện trước khi khuôn đưa vào sản xuất hàng loạt.
Trong ngành ô tô và chế tạo máy, các chi tiết như bánh răng, cổ trục, bạc đạn, ốc vít cấp độ bền cao thường yêu cầu kiểm tra độ cứng lõi và lớp bề mặt sau thấm cacbon hoặc tôi cảm ứng. Kết quả đo profil độ cứng trên mặt cắt ngang cho biết chiều sâu lớp hiệu quả, giúp nhà sản xuất xác nhận quy trình nhiệt luyện đạt thông số thiết kế và chi tiết chịu được tải trọng xoắn và mỏi trong thời gian vận hành dài.
Trong lĩnh vực vật liệu hàn, kiểm tra độ cứng Rockwell dọc theo mặt cắt ngang mối hắn cho phép đánh giá mức chuyển biến cấu trúc tại vùng ảnh hưởng nhiệt, phát hiện vùng cứng hóa dễ giòn hoặc vùng mềm hóa làm giảm độ bền mối nối. Dữ liệu này phục vụ đánh giá tính hàn của vật liệu mới, thiết kế tham số hàn và kiểm soát chất lượng mối hắn trong chế tạo kết cấu thép.
Trong sản xuất linh kiện kim loại màu và hợp kim nhôm dùng cho vỏ thiết bị điện tử, kết cấu vận tải và linh kiện đúc, thang đo Rockwell với mũi bi cho phép kiểm soát trạng thái vật liệu sau ủ, sau biến cứng do cán hoặc dập, tính nhất quán giữa các lô sản phẩm trước khi lắp ráp.
Hạng mục kiểm tra
- Thép các bon cao và thép hợp kim sau tôi và ram, đo theo thang HRC
- Thép không gỉ austenit như SUS304, SUS316, đo theo thang HRB hoặc HRF
- Thép không gỉ martensit như SUS420, SUS440C sau xử lý nhiệt, đo theo thang HRC
- Thép khuôn mẫu như SKD11, SKD61, H13, D2 sau tôi ram, đo theo thang HRC
- Thép làm nóng chảy và thép cán nóng structural như S45C, S50C, SCM440
- Gang xám, gang cầu và gang trắng, đo theo thang HRB hoặc quy đổi từ thang Brinell tương ứng
- Hợp kim nhôm như dòng 6061, 7075, 2024, đo theo thang HRE, HRF hoặc HRB tùy trạng thái
- Hợp kim đồng như đồng thau H62, đồng đỏ T2, đồng thiếc QSn6.5, đo theo thang HRF hoặc HRB
- Hợp kim kẽm và kẽm đúc áp lực dùng trong vỏ linh kiện điện tử
- Hợp kim titan như TA2, TC4 ở dạng tấm, thanh và phôi rèn
- Niken và siêu hợp kim nền niken dùng trong cánh tuabin và chi tiết nhiệt độ cao
- Vật liệu bột thiêu kết như thép thiêu kết dùng trong bạc đạn và bánh răng
- Lớp thấm cacbon và lớp thấm nitơ trên bề mặt thép chi tiết máy, đo độ cứng lớp hiệu quả
- Lớp phủ cứng kiểu phun nhiệt và mạ điện trên bề mặt chi tiết chịu mài mòn
- Mẫu tấm mỏng và dải cán nguội với thang đo bề mặt N, T kiểu Rockwell siêu nhẹ
- Chi tiết dài và phôi rèn dạng trục, cổ trục, bạc trượt trong ngành ô tô
- Dao cụ cắt gọt bằng thép tốc độ như W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2 sau tôi ram
- Ốc vít, bu lông, đai ốc cấp độ bền 8.8, 10.9, 12.9 kiểm tra độ cứng lõi và vùng chuyển tiếp
- Bạc đạn và vòng bi nhiệt luyện, kiểm tra độ cứng mặt lăn
- Khuôn mẫu nhựa và khuôn dập sau gia công và xử lý nhiệt
- Chi tiết đúc bằng thép đúc ZG230-450, ZG270-500 và thép đúc hợp kim
- Vật liệu hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt trên mối hàn, kiểm tra phân bố độ cứng tại các vùng đặc trưng
- Chi tiết rèn và dập nguội có biến cứng bề mặt do biến dạng dẻo
- Kim loại màu và hợp kim mềm như chì, thiếc, bismuth dùng trong vật liệu hàn mềm, đo theo thang tháp phù hợp
Tóm tắt
Kiểm tra độ cứng Rockwell bao gồm đo các thang HRA, HRB, HRC cùng các thang bề mặt N, T, đo độ đồng nhất bề mặt, phân bố độ cứng theo chiều sâu lớp thấm và độ cứng vùng mối hàn trên vật liệu kim loại, hợp kim và lớp phủ cứng. Thời gian kiểm tra từ 7 đến 15 ngày làm việc tùy số hạng mục và dạng mẫu; khách hàng gửi từ 1 đến 3 mẫu với bề mặt đã mài nhám để bắt đầu quy trình đo và nhận báo giá chi tiết từ bộ phận kỹ thuật.