ĐỘ CỨNG ROCKWELL

Phương pháp đo độ cứng Rockwell do giáo sư Ludwig người Áo phát minh ra vào năm 1908, nói về phép đo độ cứng thông qua chiều sâu vi phân Adjustable Weight Bench Reviews. Dựa vào những khái niệm cơ bản trên, hai nhà khoa học Hugh M Rockwell  và Stanley P Rockwell đã tìm ra phương pháp thử độ cứng Rockwell, hai ông này nhận được bằng sáng chế vào ngày 15 tháng 07 năm 1914, từ đó khái niệm về độ cứng Rockwell được sử dụng phổ biến trong ngành vật liệu. Phương pháp đo độ cứng Rockwell giúp xác định nhanh và hiệu quả của quá trình trong kỹ thuật nhiệt luyện.
Nguyên lý đo độ cứng Rockwell
- Trên các dòng Máy đo độ cứng rockwell, ta dùng mũi đo kim cương có góc ở đỉnh là 120 độ và bán kính cong R=0.2mm hay mũi đo viên bi thép được tôi cứng có đường kính 1/16”, 1/8”, ¼” và 1/2 Inch để ấn lên bề mặt mẫu thử.

- Độ cứng Rockwell được xác định bằng cách cho tác dụng lên mũi kim cương hoặc viên bi hai lực ấn liên tiếp, lực ban đầu là 100N (lực sơ cấp), lực tiếp theo là 600N hoặc 1000N hoặc 1500N (lực thứ cấp) tùy theo thang chia.

- Quy trình đo độ cứng Rockwell cơ bản như sau: ta tác động đầu thử vào vật mẫu với một lực tối thiểu, thường là 10kgf hoặc 30kgf nếu vật liệu mềm. Khi đạt độ cân bằng, thiết bị đo sẽ ghi lại giá trị xác định (theo dõi dịch chuyển đầu đo và các phản hồi về thay đổi chiều sâu tác động của đầu đo. Tiếp đến, trong khi vẫn duy trì lực tác động tối thiểu, ta tác động thêm một lực tối đa. Các quá trình đo này được thực hiện trên máy đo độ cứng Rockwell United true Blue II hoàn toàn tự động.
- Khi đạt được độ cân bằng, ngưng tác dụng lực tối đa nhưng vẫn duy trì lực tối thiểu ban đầu. Khi lực tối đa được thu về, độ sâu của vết lõm trên bề mặt vật thử sẽ được phục hồi một phần. Độ Sâu vết lõm còn lại được sử dụng để tính toán độ cứng Rockwell.

- Độ cứng Rockwell được xác định theo một đại lượng quy ước, không có thứ nguyên, phụ thuộc vào chiều sâu vết lõm. Chiều sâu càng lớn thì độ cứng càng nhỏ và ngược lại.
- Lực tác dụng ban đầu (lực sơ cấp) L1, mũi đo lún sâu vào vật liệu 1 đoạn h, Tiếp theo ta tác dụng 1 lực (lực thứ cấp) L2, mũi đo lún sâu vào vật liệu đoạn h2. Chênh lệch hai lần thử là h - đặc trưng cho độ cứng vật liệu thử.
- Đơn vị đo độ cứng Rockwell có kí hiệu: HR, một đơn vị HR tương ứng với độ lún bằng 0.002mm.
- Độ cứng Rockwell được biểu diễn bởi một đại lượng quy ước phụ thuộc vào chiều sâu h của vết lõm và xác định theo công thức: HR = k - h/e
Trong đó:
  + k: là hằng số (dùng mũi kim cương thì k = 100, dùng bi k = 130 )
  + e: là giá trị một độ chia của e. Đối với độ cứng e = 0.002mm. Đối với đo mềm hay còn gọi là độ cứng bề mặt e = 0.001mm
  + 0.002 hay 0.001 là giá trị của vạch chia đồng hồ hay khi ấn mũi đo sâu thêm 0.002mm hay 0.001mm thì kim đồng hồ dịch chuyển một vạch.
  + h: là hiệu độ sâu hai lần ấn (mm)
h = h2 - h1
- Tùy theo lực tác dụng mà người ta phân độ cứng Rockwell ra 3 thang A, B, C tương ứng
- Có nhiều thang đo độ cứng Rockwell, kí hiệu là RA, RB, RC,... tùy thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng

- Trên máy đo độ cứng Rockwell có hai thang chia. Thang chia C, khi thử bằng mũi đo kim cương với lực ấn 150kgf và thang chia B khi dùng viên kim cương với lực ấn 100kgf. Viên bi (ứng với thang chia B) được dùng để thử độ cứng Rockwell của thép chưa tôi, đồng, đồng thau,... còn các vật liệu thật cứng thì phải thử bằng mũi đo kim cương như ở thang chia C, nhưng với lực ấn 60kgf, đọc trên thang chia kí hiệu bằng chữ A. Do đó, khi ghi độ cứng Rockwell ta phải ghi rõ đơn vị của độ cứng là: HRC, HRB hay HRA 

Tóm lại: phương pháp đo độ cứng Rockwell 
- Sử dụng nhiều loại mũi đo với vật liệu và hình dáng khác nhau
- Tải trọng đo: < 150 kg
- Đánh giá dựa trên chiều sâu của vết đo
- Bao gồm: 15 thang đo Rockwell Thường và 15 Thang đo Rockwel Bề mặt
Ứng dụng đo độ cứng Rockwell
- 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 của United có hệ thống chuyển đổi thang đo tự động từ thang đo Rockwell sang thang đo Brinell với độ chính xác rất cao.