Độ cứng là gì | Sức mạnh của vật liệu

Độ cứng là gì – một khái niệm tưởng chừng đơn giản nhưng lại ẩn chứa sức mạnh to lớn trong thế giới vật liệu. Từ việc chọn một chiếc bàn chải đánh răng có lông đủ cứng để làm sạch răng nhưng không gây hại cho nướu, đến việc lựa chọn loại kim loại có độ cứng phù hợp để làm thiết bị công nghiệp. Vậy độ cứng là gì, hãy cùng các kỹ thuật viên chuyên ngành của chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

1.  Độ cứng là gì

Độ cứng là một đặc tính của vật liệu, thể hiện khả năng chống lại sự biến dạng vĩnh viễn khi chịu lực tác động. Độ cứng đo lường mức độ biến dạng thông qua việc bị mài mòn, ấn lõm hoặc uốn cong của vật liệu.

• Vật liệu càng cứng thì càng khó bị biến dạng
• Ngược lại, vật liệu có độ cứng thấp thì dễ biến dạng

Ví dụ:

Thép rất cứng nên khó bị uốn cong, trong khi nhựa mềm nên dễ bị thay đổi hình dạng.

2. Tầm quan trọng của độ cứng

Trong thực tiễn, độ cứng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành, chất lượng và tuổi thọ của các thiết bị trong các hệ thống công nghiệp lẫn dân dụng. Vật liệu có độ cứng phù hợp giúp tăng tuổi thọ thiết bị, giảm chi phí bảo trì và nâng cao hiệu suất.

3. Các thang đo độ cứng phổ biến

Có nhiều phương pháp và thang đo độ cứng khác nhau, trong đó 3 thang đo được sử dụng rộng nhất là HB, HRC và HV. Cụ thể:

• Thang đo Brinell (HB) : Dùng viên bi ấn lên vật liệu, đo độ cứng theo đường kính vết lõm
• Thang đo Rockwell C (HRC): Dùng mũi đâm tạo vết lõm, đo độ cứng dựa trên độ sâu vết lõm
• Thang đo Vickers (HV): Dùng mũi kim cương hình kim tự tháp, đo độ cứng theo diện tích vết lõm

4. Độ cứng của thép

Độ cứng là một tính chất quan trọng của thép, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và ứng dụng trong công nghiệp. Thép có thể đạt được độ cứng khác nhau thông qua quá trình xử lý nhiệt và các thành phần hóa học.

Ví dụ:

Thép carbon có độ cứng tăng theo hàm lượng carbon, các nguyên tố hợp kim khác như crôm, niken và molybden cũng có thể tăng cường độ cứng nhờ việc tăng hàm lượng.

5. Bảng tra độ cứng của thép

Bảng tra độ cứng của thép là một công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp kim loại, cung cấp thông tin chi tiết về độ cứng của các loại thép khác nhau. Dưới đây là bảng tra độ cứng của thép qua độ bền kéo Tensile Strength theo tiêu chuẩn ISO 18265-2003.

6. Độ cứng trong van công nghiệp

Trong ngành công nghiệp van, việc lựa chọn thép với độ cứng phù hợp là rất quan trọng. Thép có độ cứng cao thường được sử dụng cho các bộ phận chịu mài mòn cao như bi trong van bi hoặc đĩa trong van bướm, giúp kéo dài tuổi thọ và duy trì hiệu suất của van.