Độ cứng HRC là gì | Từ lý thuyết đến thực tế

Bạn đã bao giờ thắc mắc “Độ cứng HRC là gì“? Đây là cách đo độ cứng quan trọng trong ngành công nghiệp, đặc biệt khi làm việc với kim loại. Tại Vimi, chúng tôi giải thích HRC đơn giản: Từ cách đo đến ý nghĩa trong sản xuất. Dù bạn là kỹ sư hay người mới quan tâm, hãy cùng khám phá kiến thức cơ bản về độ cứng HRC

1. Giới thiệu về độ cứng HRC

Độ cứng nói chung có tên tiếng anh là hardness và trước khi đi sâu vào chi tiết, chúng ta hãy bắt đầu bằng việc tìm hiểu về độ cứng HRC là gì và tại sao nó lại quan trọng trong lĩnh vực vật liệu.

1.1 Định nghĩa độ cứng HRC

Độ cứng HRC chính là đơn vị đo Rockwell trên thang C (ký hiệu là HRC – Hardness Rockwell C). Độ cứng HRC được phát minh bởi Hugh M. Rockwell và Stanley P. Rockwell vào năm 1919, đo khả năng chống lại biến dạng vĩnh viễn của vật liệu.

Hiện nay, đây là phương pháp đo độ cứng phổ biến trong công nghiệp và đã được Chính phủ Nhà nước Việt Nam phê duyệt về chuẩn đo lường quốc gia.

1.2 Ý nghĩa của độ cứng HRC là gì

Độ cứng HRC là chỉ số quan trọng trong công nghiệp, dùng để đánh giá chất lượng vật liệu và kiểm soát sản xuất. Nó giúp kỹ sư lựa chọn vật liệu phù hợp, dự đoán hiệu suất làm việc của sản phẩm và đảm bảo chất lượng.

Độ cứng HRC còn có vai trò hỗ trợ nghiên cứu phát triển vật liệu mới, góp phần tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

2. Nguyên lý đo độ cứng HRC

Nguyên lý đo độ cứng HRC (Rockwell C) là xác định độ cứng vật liệu, dựa trên độ sâu vết lõm khi ấn đầu đo kim cương vào bề mặt. Quy trình như sau: Ban đầu sử dụng một lực 10KgF, sau đó tăng lực này lên 150KgF và giữ trong 2 ~ 3 giây.

• Dụng cụ để thực hiện: Máy đo Rockwell có đầu đo kim cương (120° ± 0.5°), có hệ thống tạo lực, bàn đỡ mẫu và màn hình hiển thị, cho phép đo nhanh và chính xác.
• Công thức độ cứng HRC = 100 – (H/ 0.002), với H là độ sâu vết lõm (mm).
• Thang đo độ cứng HRC: 0 ~ 100 HRC, phổ biến 20 ~ 70 HRC, với thời gian đo nhanh (5~10 giây/điểm).

3. Ứng dụng thang đo độ cứng HRC trong thực tế

Trong thực tế, thang đo độ cứng HRC thường dùng cho các vật liệu có độ cứng từ mềm đến rất cứng, phổ biến nhất trong khoảng 20 ~ 70 HRC.

Trong đó:

• 20 ~ 40 HRC: Đối với vật liệu tương đối mềm
• 40 ~ 60 HRC: Vật liệu có độ cứng từ trung bình đến cao
• 60 ~ 70 HRC: Vật liệu rất cứng

Ví dụ:

Trong tiêu chuẩn ATSM A105/A105M-14, có qui định rõ về độ cứng của mác thép, mà điển hình là thép A105. Một trong những mác thép rèn được dùng để sản xuất các loại thiết bị công nghiệp, có thể kể đến như van thép mà tiêu biểu là van cầu thép.

4. Vai trò của độ cứng HRC trong van công nghiệp

Trong ngành công nghiệp van, việc phân tích độ cứng HRC đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo chất lượng và hiệu suất hoạt động của van.

Các kỹ sư thường tập trung vào bốn vị trí chính: Thân van, cổ van, bề mặt tiếp xúc và trục van. Với van công nghiệp sử dụng vật liệu là thép, thường các nhà sản xuất xuất sẽ thiết kế và chế tạo đảm bảo độ cứng theo các chỉ số (phổ biến) dưới đây

• Thân van: 20 ~ 25 HRC
• Cổ van: 45 ~ 50 HRC
• Bề mặt tiếp xúc: 55 ~ 60 HRC
• Trục van: 30 ~ 35 HRC

Trước khi van được đưa vào lắp ghép, các bộ phận sẽ được đo bằng máy đo Rockwell với tải trọng 150KgF có thể thu thập dữ liệu độ cứng, đảm bảo đạt chất lượng như tiêu chuẩn vật liệu đã qui định

5. Những trị số liên quan tới độ cứng HRC

Với mỗi vật liệu van và các vật liệu công nghiệp khác, độ cứng HRC thường có liên quan chặt chẽ với:

• Yield strength (Giới hạn chảy)
• Tensile strength (Độ bền kéo)

Độ cứng HRC càng cao thì các giá trị trên thường cũng càng cao. Tuy nhiên, mối tương quan chính xác có thể thay đổi tùy thuộc vào loại vật liệu cụ thể.