- Trong phƣơng pháp này, trị số độ cứng gọi là HB đƣợc xác định bằng áp lực trung bình, biểu thị bằng Newtơn trên 1mm2 diện tích mặt cầu do vết lõm để lại, độ cứng Brinell đƣợc tính theo cơng thức:
Ngƣời ta dùng tải trọng của máy ép thử để ấn viên bi thép lên bề mặt mẫu. Trị số độ cứng đƣợc tính theo cơng thức sau:
Trong đó:
P: tải trọng của máy thử (KG).
F: diện tích mặt chỏm cầu vết lõm (mm2).
Nếu gọi đƣờng kính viên bi là D, đƣờng kính vết lõm là d, chiều sâu vết lõm là h thì ta có cơng thức tính độ cứng nhƣ sau:
- Ngƣời ta đo đƣờng kính vết lõm bằng những dụng cụ chuyên dùng, với đƣờng kính viên bi và áp lực ấn xuống cho trƣớc mà ta biết đƣợc độ cứng HB. Đƣờng kính viên bi phụ thuộc vào chiều dày vật đo. Vật đo càng mỏng thì đƣờng kính viên bi càng nhỏ. Đƣờng kính bi đo đƣợc tiêu chuẩn hóa, theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) là 10mm; 5mm; 2,5mm và 1mm, tải trọng P cũng có một giá trị xác định.
Phạm vi áp dụng.
- Phƣơng pháp này chỉ dùng khi độ cứng vật liệu dƣới 450HB, với vật liệu cứng hơn sai số sẽ lớn hơn. So với các phƣơng pháp thử độ cứng khác, bi thử Brinell tạo ra vết lõm sâu và rộng nhất, do đó phép thử sẽ bình qn đƣợc độ cứng trên một phạm vi rộng hơn của vật đo. Đây là phƣơng pháp tối ƣu để đo độ cứng khối hoặc hoặc độ cứng tổng thể của một loại vật liệu, đặc biệt là vật liệu có cấu trúc khơng đồng đều. Các vết xƣớc và độ nhám bề mặt hầu nhƣ không ảnh hƣởng tới phép thử Brinell. Tuy nhiên phƣơng pháp thử này không phù hợp với đo các vật thể nhỏ. - Phƣơng pháp đo độ cứng Brinell dùng để đo độ cứng cho các thiết bị lớn, độ chính xác khơng q cao nhƣ vật đúc, rèn, các kim loại mềm (chƣa tơi cứng) có bề dày mẫu lớn hơn 30 mm.
- Không dùng cho các tấm vật liệu mỏng, các bề mặt cong.
Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng :
- Ƣu điểm:
+ Phạm vi đo tƣơng đối rộng.
+ Có thể so sánh với các tải trọng khác nhau (với cùng một hệ số P/D2 xác định). + Ít nhạy cảm với chất lƣợng bề mặt kiểm tra.
+ Có mối liên hệ tƣơng đối với độ bền kéo. - Nhƣợc điểm:
+ Vết đo làm biến cứng vật liệu.
+ Khơng thích hợp cho vật liệu mỏng, mạ phủ, vật liệu quá cứng, các bề mặt cong. + Độ chính xác của kết quả đo chịu ảnh hƣởng bởi kỹ thuật của ngƣời đo.
3.6.2. Phƣơng pháp đo độ cứng Rockwell ( HRA, HRB, HRC ).
Vào những năm 1908 giáo sƣ ngƣời Áo (tên là Ludwig) đã đƣa ra khái niệm cơ bản về phép đo độ cứng thông qua chiều sâu vi phân trong cuốn sách có tên là Die
Keglprole. Dựa vào những khái niệm cơ bản trên 2 ông Hugh M.Rockwell (1890-
1957) và Stanley P.Rockwell (1886-1940) tìm ra phƣơng pháp thử độ cứng Rockwell, hai ông này nhận đƣợc bằng sáng chế vào 15/7/1914. Phƣơng pháp này giúp xác định nhanh hiệu ứng của nhiệt luyện trong kỹ thuật.
Hình 3.20: Máy đo độ cứng Rockwell.
Theo phƣơng pháp này, một mũi nhọn kim cƣơng có góc ở đỉnh là 1200 và bán kính cong R = 0,2 mm hay viên bi thép tơi cứng có đƣờng kính 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 inchs đƣợc ấn lên bề mặt thử. (1 inchs = 25,4mm).
Độ cứng đƣợc xác định bằng cách ta lần lƣợt tác dụng lên viên bi hoặc mũi kim cƣơng với hai lực ấn nối tiếp, VD: lực ban đầu là 100N, tiếp theo là 600N hoặc 1000N, tiếp theo là 1500N - tùy theo thang chia.
Quy trình đo cơ bản như sau:
- Tác động đầu thử vào vật mẫu với một lực tối thiểu, thƣờng là 10kG hoặc 30kG nếu đo mềm. Khi đạt độ cân bằng, thiết bị đo (theo dõi dịch chuyển đầu đo và các phản hồi về thay đổi chiều sâu tác động của đầu đo) ghi lại giá trị xác định. Tiếp đến, trong khi vẫn duy trì lực tác động tối thiểu, ngƣời ta tác động thêm một lực tối đa. Khi đạt đƣợc độ cân bằng, thôi tác động lực tối đa nhƣng vẫn duy trì lực tác động tối thiểu ban đầu. Khi lực tối đa đƣợc thu về, độ sâu vết lõm trên bề mặt vật thử sẽ đƣợc phục hồi một phần. Độ sâu vết lõm còn lại (kết quả của phát lực và thu lực tối đa) đƣợc sử dụng để tính tốn độ cứng Rockwell.
- Độ cứng Rockell đƣợc xác định theo một đại lƣợng quy ƣớc, khơng có thứ ngun, phụ thuộc vào chiều sâu vết lõm. Chiều sâu càng lớn thì độ cứng càng nhỏ và ngƣợc lại.