Máy tính chuyển đổi độ cứng

Chuyển đổi độ cứng: Hướng dẫn đầy đủ về thang đo độ cứng và biểu đồ chuyển đổi

Trong khoa học vật liệu và sản xuất, độ cứng là một đặc tính quan trọng để xác định khả năng chống biến dạng, gãi hoặc thâm nhập của vật liệu. Vì có nhiều thang đo độ cứng, ví dụ như Brinell (HB), Rockwell (HR), Vickers (HV) và MOHS, thường cần phải chuyển đổi các giá trị từ thang đo này sang thang đo khác để so sánh hoặc đặc điểm kỹ thuật.

Hướng dẫn này giải thích các thang đo độ cứng chính, cách chuyển đổi giữa chúng và cung cấp biểu đồ chuyển đổi để tham khảo thực tế.

🔍 Độ cứng là gì?

độ cứng được định nghĩa là một vật liệu chống lại sự thay đổi hình dạng vĩnh viễn khi một lực được áp dụng. Nó không phải là một tài sản vật lý cơ bản, mà là một biện pháp thực nghiệm thu được bằng các phương pháp thử nghiệm được tiêu chuẩn hóa. Độ cứng càng cao, vật liệu càng có khả năng thụt hoặc trầy xước.

📏 Thang đo độ cứng phổ biến

1. Số độ cứng của Brinell (BHN hoặc HB)

Sử dụng một quả bóng cacbua thép hoặc vonfram để thụt chất liệu.

$$text {bhn} = frac {2p} { pi d (d - sqrt {d^2 - d^2})}$$

Ở đâu:

• $P$

  : Tải (KGF)

• $D$

  : Đường kính của quả bóng (mm)

• $d$

  : Đường kính của vết lõm (mm)

2. Độ cứng của Rockwell (HR)

Đo độ sâu thâm nhập dưới tải tiêu chuẩn bằng cách sử dụng các thang đo khác nhau:

• HRB: Đối với vật liệu mềm hơn (đồng thau, hợp kim đồng).

• HRC: Đối với thép khó hơn.

3. Độ cứng của Vickers (HV)

Sử dụng một vết lõm hình kim tự kim kim cương và phù hợp cho các vật liệu rất nhỏ hoặc mỏng.

$$text {hv} = frac {1.854 cdot f} {d^2}$$

Ở đâu:

• $F$

  : Tải (KGF)

• $d$

  : Chiều dài đường chéo trung bình của vết lõm (mm)

4. MOHS Độ cứng

Một thang đo thứ tự định tính từ 1 (TALC) đến 10 (kim cương), được sử dụng chủ yếu trong địa chất.

📐 Tại sao chuyển đổi độ cứng?

Mỗi phương pháp và thang đo thử nghiệm có các điều kiện thử nghiệm và khả năng áp dụng riêng. Chuyển đổi là cần thiết khi:

• Độ cứng được chỉ định là ở một quy mô khác nhau.

• So sánh các vật liệu được kiểm tra bởi các tiêu chuẩn khác nhau.

• Dịch kết quả phòng thí nghiệm thành thông số kỹ thuật sản xuất.

🔄 Chuyển đổi độ cứng: Biểu đồ chung

Dưới đây là một biểu đồ tham chiếu chung cho thấy các chuyển đổi gần đúng giữa các thang đo độ cứng phổ biến. Ghi chú: Đây là những chuyển đổi thực nghiệm và chỉ nên được sử dụng như một hướng dẫn.

Công thức chuyển đổi độ cứng trực tuyến (ví dụ)

Đối với một số vật liệu như thép, Công thức chuyển đổi gần đúng có thể được sử dụng.

Rockwell C (HRC) đến Brinell (HB) cho thép:

$$text {HB} khoảng 10 cdot text {hrc} + 50$$

Ví dụ:
Nếu hrc = 40

$$Text {Hb} khoảng 10 cdot 40 + 50 = 450$$

Luôn xác nhận chuyển đổi với biểu đồ tiêu chuẩn hoặc kiểm tra khi cần độ chính xác.

Các ứng dụng trong thế giới thực

Sản xuất kim loại

Các nhà máy thép có thể báo cáo độ cứng trong HB, trong khi người dùng cuối yêu cầu HRC.

Kiểm soát chất lượng

Các bộ phận được kiểm tra bằng cách sử dụng người thử nghiệm di động (Rockwell), nhưng thông số kỹ thuật yêu cầu Vickers hoặc Brinell.

Lựa chọn vật liệu

Các kỹ sư so sánh các vật liệu khác nhau bằng cách sử dụng các giá trị độ cứng tương đương.

Mẹo để chuyển đổi độ cứng chính xác

• Luôn luôn đề cập đến các bảng chuyển đổi chính thức (ASTM E140 là tiêu chuẩn của Hoa Kỳ).

• Sử dụng cùng loại vật liệu khi so sánh (ví dụ: thép, đồng, nhôm).

• Tránh chuyển đổi gần giới hạn của bất kỳ thang đo nào, trong đó độ chính xác giảm.

• Đối với các ứng dụng chính xác (ví dụ: không gian vũ trụ), chuyển đổi bằng cách kiểm tra lại thay vì sử dụng biểu đồ.

🧰 Mã ví dụ: Bộ chuyển đổi độ cứng trong Python

def hrc_to_bhn(hrc):
    """
    Approximate HRC to Brinell for steel only.
    """
    if 20 <= hrc <= 60:
        return 10 * hrc + 50
    else:
        raise ValueError("Valid HRC range: 20–60")

# Example:
hrc_value = 40
bhn_value = hrc_to_bhn(hrc_value)
print(f"{hrc_value} HRC ≈ {bhn_value} HB")

Tóm tắt

Suy nghĩ cuối cùng

Hiểu chuyển đổi độ cứng cho phép các nhà sản xuất, kỹ sư và nhà nghiên cứu làm việc liền mạch trong các ngành công nghiệp và tiêu chuẩn khác nhau. Trong khi các công thức và biểu đồ gần đúng cung cấp các tài liệu tham khảo nhanh, các tiêu chuẩn chính thức và kiểm tra lại là các phương pháp đáng tin cậy nhất.

✅ Nhớ: Tất cả các chuyển đổi phụ thuộc vào vật chất. Luôn xác minh với tiêu chuẩn thực tế hoặc kết quả kiểm tra cho các ứng dụng quan trọng.