Độ Cứng Vickers Là Gì?
Độ cứng Vickers (ký hiệu HV) đo khả năng chống lại sự lõm của vật liệu. Trong phép thử độ cứng Vickers, một mũi đâm kim cương hình chóp đáy vuông (với góc 136° giữa hai mặt đối diện) được ấn lên bề mặt vật liệu dưới một lực đã biết. Hai đường chéo của vết lõm hình vuông để lại sẽ được đo dưới kính hiển vi rồi lấy giá trị trung bình. Từ lực tác dụng và đường chéo trung bình này, ta tính được độ cứng. Phép thử Vickers được sử dụng rộng rãi vì chỉ với một thang đo liên tục, nó có thể bao quát mọi loại vật liệu — từ kim loại mềm đến thép tôi cứng và gốm.
Cách Sử Dụng Công Cụ
Nhập lực tác dụng F theo đơn vị kilôgam-lực (kgf) và đường chéo trung bình d theo milimét (mm). Công cụ sẽ trả về giá trị độ cứng Vickers (HV). Hãy chắc chắn rằng bạn đã đo cả hai đường chéo và lấy trung bình trước khi nhập, đồng thời lực nhập vào phải đúng bằng lực đã sử dụng trong quá trình thử nghiệm.
Giải Thích Công Thức
Công thức tiêu chuẩn là:
$$\text{HV} = 1{,}854 \times \frac{F}{d^{2}}$$
Hằng số 1,854 xuất phát từ hình học của mũi đâm hình chóp có góc 136°: HV bằng lực chia cho diện tích bề mặt tiếp xúc của vết lõm. Vì diện tích tỉ lệ với bình phương đường chéo, nên khi đường chéo tăng gấp đôi với cùng một lực, độ cứng sẽ giảm đi bốn lần.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử lực tác dụng 10 kgf tạo ra vết lõm có đường chéo trung bình 0,25 mm. Khi đó:
$$\text{HV} = 1{,}854 \times \frac{10}{(0{,}25)^{2}} = \frac{18{,}54}{0{,}0625} = \mathbf{296{,}64 \text{ HV}}$$
Câu Hỏi Thường Gặp
Nên dùng đơn vị nào? Dùng kgf cho lực và mm cho đường chéo. Kết quả không có thứ nguyên và được biểu thị bằng đơn vị HV.
Giá trị HV thường được ghi như thế nào? Kết quả thường được viết dưới dạng một con số kèm theo lực thử, ví dụ "300 HV10" nghĩa là độ cứng 300 HV được đo ở lực 10 kgf.
Lực thử có ảnh hưởng đến kết quả không? Đối với vật liệu đồng nhất, về lý thuyết HV không phụ thuộc vào lực thử. Tuy nhiên, ở lực rất nhỏ (đo vi độ cứng) có thể xuất hiện hiệu ứng kích thước vết lõm, vì vậy luôn ghi rõ lực thử đã dùng.
