ĐO ĐỘ CỨNG VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TÔI THÉP

ĐO ĐỘ CỨNG VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ
TRÌNH TÔI THÉP
A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
I. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CỨNG:

1.Độ cứng:
+ Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của vật liệu dưới tác dụng của tải trong thông
qua mũi đâm.
+ Độ cứng là một đặc trưng cơ tính quan trọng của vật liệu. Nó có thể dễ dàng đo được thông qua các
thiết bị đo mà không cần phải phá hủy mẫu.
*Phương pháp đo độ cứng có ưu điểm:
+ Từ giá trị độ cứng đo được, có thể suy ra độ bền của kim loại dẻo. Vì độ cứng là sự chống lại biến
dạng dẻo cục bộ, còn độ bền là sự chống diến dạng dẻo toàn bộ. Từ giá trị độ cứng Brinell, ta có thể
gián tiếp tính được độ bền.
+ Đo độ cứng đơn giản, thời gian ngắn (từ vài giây đến vài phút). Mẫu thử không phải chuẩn bị đặc
biệt. Không phá hủy mẫu khi thử.
+ Có thể đo được chi tiết rất lớn hoặc rất nhỏ, rất dày hoặc rất mỏng (các lớp mạ, thấm…)

2.Các phương pháp đo độ cứng:
Phương pháp đo độ cứng Brinen (HB)
Mũi đâm là bi thép, có các đượng kính sau: D=2,5; 5; 10 (mm)
Tải trọng tương ứng là P=1875; 7500; 30000 (N); P có thể đo bằng kilogram lực (KG)
Phương pháp Brinen chỉ đo được những vật liệu mềm, kim loại màu ( đồng, nhôm, niken..), hợp
kim màu, thép sau khi ủ, các loại gang grafit. Đo các chi tiết lớn, độ chính xác không quá cao như vật
đúc, rèn.Không dùng để đo các vật liệu quá cứng, các tấm vật liệu mỏng, các bề mặt cong.
Phương pháp đo độ cứng Rockwel
Mũi đâm là bi thép, kim cương ( hoặc hợp kim cứng) hình côn, có góc đỉnh là 120°, hoặc bi thép, có
đường kính d=1/16”=1.588m
Ở phương pháp này quy định : Mũi đâm đi xuống 0.002mm thì độ cứng giảm 1 đơn vị
Phương pháp đo độ cứng Rockwell được ứng dụng rộng rãi cho nhiều chi tiết với vật liệu, kích thước
và hình dạng khác nhau

Trên các dòng máy đo độ cứng hiện nay đều có hệ thống chuyển đổi sang các thang đo khác nhau. Ví
dụ trên các dòng máy đo độ cứng Rockwell hãng Wilson Hardness có hệ thống chuyển đổi thang đo tự
động từ thang đo Rockwell sang thang đo Vickers, Knoop,Brinell với độ chính xác rất cao.
1


Phương pháp đo độ cứng Vicker
Phương pháp Vicker về nguyên lý giống như phương pháp Brinen nhưng thay bi thép bằng mũi kim
cương hình tháp, có góc giữa hai mặt bên là 136°. Tải trọng sử dụng P=(50÷1500)N, phụ thuộc chiều
dày mẫu đo.
Phương pháp Vicker dùng để đo độ cứng các chi tiết nhỏ, chính xác, đo vật liệu tấm mỏng, đo các bề
mặt vật liệu mạ phủ.. có thể đo được các vật liêu rất mềm hoặc cứng.

II. TÔI THÉP
+ Tôi thép là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làm xuất hiện tổ chức
Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ
chức không ổn định khác với độ cứng cao.
+ Mục đích của tôi thép là: Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép.
+ Tốc độ nguội giới hạn là tốc độ nguội nhỏ nhất mà chi tiết chuyển biến hoàn toàn thành
Mactenxit
+ Thép khác nhau có tốc độ nguội tới hạn khác nhau
+ Một số môi trường nguội thường dùng:
Môi trường nước
Môi trường dầu nhớt
Môi trường không khí
Muối nóng chảy
Emusi: dầu + nước
+ Nhiệt đọ tôi ảnh hương trực tiếp đến cơ tính của thép sau khi tôi
+ Có hai hình thức tôi là: tôi xuyên tâm và tôi mặt ngoài.

B. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
I. ĐO ĐỘ CỨNG CỦA THÉP SAU KHI TÔI
2


THÉP

Nhiệt độ tôi
(°C)

Thời gian
giữ nhiệt
(phút)

Môi trường
làm nguội

Độ cứng
của thép
trước khi
tôi ( HRB)

Độ cứng
của thép
sau khi tôi
(HRC)

C45

740

15

Nước

99

7,75

C45

780

12

Nước

104,5

46,75

C45

820

10

Nước

100,25

51

C45

820

10

Dầu

101

15,5

C45

820

10

Không khí

103

7

II. ĐỒ THỊ
1. Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ tôi và độ cứng sau khi tôi của thép C45(môi trường làm nguội
Nước).

3


2. Đồ thị quan hệ giữa môi trường làm nguội và độ cứng sau khi tôi của thép C45 (cùng nhiệt độ
840°C)

III. NHẬN XÉT:
Khi tôi thép C45 ở nhiệt đô 7400 C và giữ nhiệt 15 phút thì độ cứng HRC đo được là 7,75 HRC thấp
hơn nhiều so với 2 mẫu thép C45 tôi ở nhiệt đô 7800C và 8200C với thời gian giữ nhiệt lần lượt là 12
phút & 10 phút. ( 46,75HRC & 51HRC)
Tùy theo nhiệt độ nung và thời gian giữ nhiệt khác nhau mà Thép C45 sau khi nung có độ cứng
khác nhau
Tôi cùng nhiệt độ (8200) và giữ nhiệt cùng trong 10 phút thì độ cứng của thép làm khác nhau. Khi
làm nguôi trong nguội trong môi trường nước độ cứng của thép lớn nhất (51HRC); làm nguội trong
môi trường dầu độ cứng của thép thấp hơn (15,5 HRC); làm nguội trong môi trường không khí độ
cứng của thép thấp nhất (7 HRC)
 Tốc độ làm nguội càng nhanh thì độ cứng của thép C45 sau khi tôi sẽ đạt tiêu chuẩn yêu cầu, cơ
tính cao.
Trong quá trình làm nguội nhanh( trong nước ) với tốc độ cao hơn tốc độ tới hạn Vth: ostenit sẽ
chuyển biến thành mactenxit.
4