Giải thích độ cứng của thép không gỉ và biểu đồ độ cứng

Là một chỉ số quan trọng về khả năng vật liệu, độ cứng rất quan trọng đối với việc đánh giá hiệu suất và lựa chọn ứng dụng của thép không gỉ. Chúng tôi giải thích chi tiết khái niệm, phương pháp đo lường, các yếu tố ảnh hưởng, ý nghĩa và phương pháp cải thiện độ cứng của thép không gỉ và so sánh với thép cacbon để bạn có thể hiểu rõ hơn về thép không gỉ. Cuối cùng, bảng độ cứng của thép không gỉ được đính kèm để tham khảo.

Độ cứng của thép không gỉ là bao nhiêu?

Độ cứng là khả năng của vật liệu chống lại biến dạng áp suất cục bộ hoặc trầy xước. Độ cứng không phải là đặc tính vốn có của vật liệu và bị ảnh hưởng bởi phương pháp và điều kiện thử nghiệm. Đo độ cứng là yếu tố quan trọng để đánh giá khả năng chống mài mòn, hiệu suất xử lý và tuổi thọ của vật liệu. Đối với thép không gỉ, độ cứng liên quan trực tiếp đến phạm vi ứng dụng và độ bền của nó.

Độ cứng tiêu chuẩn của thép không gỉ là bao nhiêu?

Độ cứng tiêu chuẩn của thép không gỉ thay đổi theo từng loại:

• Thép không gỉ austenit (như 304 và 316) thường có HRB từ 70 đến 90 (Rockwell B).
• Thép không gỉ martensitic (như 410 và 420) có thể đạt tới 40 đến 60 HRC (Rockwell C) sau khi xử lý nhiệt và có thể cứng hơn.
• Thép không gỉ Ferritic (như 430) thường có HRB từ 60 đến 90.

Những giá trị này có thể thay đổi tùy thuộc vào thành phần hợp kim cụ thể và phương pháp xử lý.

Phương pháp kiểm tra độ cứng của thép không gỉ

Độ cứng Brinell

Kiểm tra độ cứng Brinell là phương pháp đánh giá độ cứng thường được sử dụng, phù hợp với các vật liệu mềm hơn. Phương pháp này tính độ cứng theo kích thước vết lõm do viên bi thép để lại khi ấn vào vật liệu. Độ cứng được thể hiện bằng HB, giá trị càng lớn thì vật liệu càng cứng. Tuy nhiên, do vết lõm lớn nên phương pháp này không phù hợp để đo các tấm mỏng hoặc các bộ phận nhỏ.

Độ cứng Rockwell

Kiểm tra độ cứng Rockwell được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại vật liệu. Đầu kim cương hình nón được sử dụng để ấn nhẹ bề mặt vật liệu và đo độ sâu của vết lõm để có được độ cứng. Có các thang đo HRA, HRB, HRC và các thang đo khác. Thang đo HRC thường được sử dụng cho thép không gỉ. Giá trị HRC càng lớn thì vật liệu càng cứng.

Độ cứng Vickers

Độ cứng Vickers (HV) là một kỹ thuật phổ biến để đánh giá độ cứng của kim loại (như thép không gỉ) và vật liệu phi kim loại. Một đầu đo hình nón vuông kim cương được sử dụng để tác dụng lực lên vật liệu và độ cứng được định lượng bằng cách đo chiều dài đường chéo của vết lõm nhỏ. Vết lõm càng nhỏ thì vật liệu càng cứng. Kỹ thuật này được biết đến với độ chính xác cao, vết lõm nhỏ và khả năng lặp lại tốt, nhưng cần phải đảm bảo rằng mẫu phẳng và các điều kiện thử nghiệm ổn định để đảm bảo kết quả chính xác.

Độ cứng Mohs

Độ cứng Mohs là phương pháp kiểm tra độ cứng tương đối so sánh khả năng chống trầy xước của vật liệu. Nó được chia thành mười cấp độ, với cấp độ 1 là mềm nhất, chẳng hạn như talc, và cấp độ 10 là cứng nhất, chẳng hạn như kim cương. Bài kiểm tra này đơn giản nhưng mang tính chủ quan cao và không phù hợp để đo chính xác độ cứng của kim loại như thép không gỉ.

Những yếu tố nào ảnh hưởng đến độ cứng của thép không gỉ?

Độ cứng của thép không gỉ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chủ yếu bao gồm thành phần hóa học, quy trình xử lý nhiệt, mức độ làm việc nguội và cấu trúc vi mô.

Thành phần hóa học

Trong thép không gỉ, hàm lượng crom, niken và molypden ảnh hưởng đến độ cứng và khả năng chống ăn mòn của nó. Nhiều carbon hơn làm tăng độ cứng, nhưng làm giảm khả năng chống ăn mòn.

Quá trình xử lý nhiệt

Cấu trúc vi mô của thép không gỉ có thể thay đổi thông qua các phương pháp xử lý nhiệt như làm nguội và ram, do đó ảnh hưởng đến độ cứng của nó. Làm nguội có thể làm tăng đáng kể độ cứng của thép không gỉ, nhưng dễ làm tăng độ giòn; ram có thể cải thiện độ dẻo dai của vật liệu trong khi vẫn duy trì độ cứng nhất định.

Bằng cấp làm việc lạnh

Gia công nguội như cán nguội và kéo nguội sẽ khiến thép không gỉ tạo ra sự cứng khi gia công, tức là khi lượng biến dạng tăng lên, độ cứng cũng tăng dần. Tuy nhiên, gia công nguội quá mức có thể khiến vật liệu trở nên giòn và ảnh hưởng đến các đặc tính của nó.

Cấu trúc vi mô

Cấu trúc vi mô của thép không gỉ, chẳng hạn như kích thước hạt và thành phần pha, có tác động đáng kể đến độ cứng của nó. Tinh chế hạt và tối ưu hóa thành phần pha là những cách hiệu quả để cải thiện độ cứng của thép không gỉ.

Tầm quan trọng của độ cứng thép không gỉ

Độ cứng của thép không gỉ có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất của nó trong ứng dụng thực tế. Vật liệu có độ cứng cao thường có khả năng chống mài mòn và chống trầy xước tốt hơn, phù hợp với những trường hợp yêu cầu khả năng chống mài mòn cao như dụng cụ, ổ trục, khuôn mẫu, v.v. Thép không gỉ có độ cứng thấp hơn có độ dẻo và khả năng gia công tốt hơn, phù hợp với những trường hợp yêu cầu gia công tạo hình như ống, thùng chứa, v.v.

Độ cứng cũng ảnh hưởng đến cắt hiệu suất của vật liệu. Vật liệu có độ cứng cao dễ bị mài mòn dụng cụ trong quá trình cắt, nhưng chất lượng bề mặt gia công tốt hơn. Đối với các bộ phận đòi hỏi độ chính xác gia công cao hơn, cần có độ cứng phù hợp.

Làm thế nào để cải thiện độ cứng của thép không gỉ?

Có nhiều cách để cải thiện độ cứng của thép không gỉ, chủ yếu bao gồm điều chỉnh thành phần hóa học, tối ưu hóa quá trình xử lý nhiệt, tăng mức độ xử lý nguội và sử dụng công nghệ xử lý bề mặt.

Điều chỉnh thành phần hóa học

Độ cứng của thép không gỉ có thể được cải thiện bằng cách tăng hàm lượng cacbon, thêm các nguyên tố hợp kim (như molypden, vanadi, v.v.) hoặc sử dụng công nghệ hợp kim đặc biệt. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc tăng hàm lượng cacbon có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn của vật liệu.

Tối ưu hóa quá trình xử lý nhiệt

Bằng cách kiểm soát chính xác các thông số như nhiệt độ tôi, thời gian giữ và tốc độ làm nguội, có thể đạt được cấu trúc vi mô và độ cứng lý tưởng. Đồng thời, xử lý tôi hợp lý có thể duy trì độ cứng nhất định trong khi tăng độ dẻo dai của vật liệu.

Tăng cường mức độ chế biến lạnh

Thông qua các phương pháp gia công nguội như cán nguội, kéo nguội, thép không gỉ được tôi luyện, do đó tăng độ cứng. Tuy nhiên, cần kiểm soát khối lượng gia công để tránh gia công quá mức khiến vật liệu trở nên giòn.

Sử dụng công nghệ xử lý bề mặt

Chẳng hạn như thấm cacbon, thấm nitơ, xử lý làm cứng bề mặt, v.v., có thể cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt vật liệu mà không làm thay đổi hiệu suất của nền thép không gỉ.

Thép không gỉ có phải là thép cứng không?

Thép không gỉ không phải lúc nào cũng là thép cứng. Mặc dù một số loại thép không gỉ, chẳng hạn như thép không gỉ martensitic, có thể đạt độ cứng rất cao khi xử lý nhiệt thích hợp, nhưng hầu hết các loại thép không gỉ, chẳng hạn như thép không gỉ austenitic, thường có độ cứng thấp hơn và tập trung nhiều hơn vào khả năng chống ăn mòn. Thép cứng thường dùng để chỉ thép cacbon cao hoặc thép công cụ hợp kim, có độ cứng và độ bền cao hơn nhiều so với hầu hết các loại thép không gỉ.

Biểu đồ độ cứng của thép không gỉ

Sau đây là các giá trị độ cứng điển hình của một số loại thép không gỉ thông dụng. Xin lưu ý rằng các giá trị độ cứng cụ thể có thể thay đổi do quá trình xử lý vật liệu và quy trình xử lý nhiệt khác nhau. Chúng chỉ mang tính chất tham khảo. Trong các ứng dụng thực tế, nên xác định chúng dựa trên kết quả thử nghiệm của các vật liệu cụ thể.

Độ cứng của thép không gỉ so với thép cacbon

Thép không gỉ và thép cacbon có một số khác biệt nhất định về độ cứng, chủ yếu xuất phát từ thành phần hóa học và cấu trúc vi mô khác nhau của chúng.

Thành phần hóa học: Thép cacbon chủ yếu bao gồm sắt và cacbon và có thể chứa một số nguyên tố hợp kim để cải thiện tính chất. Ngoài sắt và cacbon, thép không gỉ còn bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim như crom và niken, có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng chống ăn mòn và độ cứng của thép không gỉ.

Phạm vi độ cứng: Thép cacbon có phạm vi độ cứng rộng, từ thấp đến cao. Thép không gỉ có độ cứng khác nhau, từ thấp đối với austenit đến cao đối với martensite và tôi kết tủa.

Lĩnh vực ứng dụng: Do khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và tính chất cơ học tốt, thép không gỉ đã được sử dụng rộng rãi trong những trường hợp cần xem xét khả năng chống ăn mòn và độ cứng cùng một lúc (như thiết bị hóa chất, máy móc chế biến thực phẩm, v.v.). Thép cacbon phổ biến hơn trong những trường hợp không đặc biệt quan tâm đến khả năng chống ăn mòn (như kết cấu xây dựng, cầu, v.v.) vì chi phí thấp và hiệu suất gia công tốt.

Độ cứng của thép không gỉ so với nhôm

Nhôm: Thường mềm hơn thép không gỉ, với giá trị độ cứng tùy thuộc vào hợp kim. Ví dụ, hợp kim thông thường như 6061 có độ cứng khoảng 60 đến 70 HRB, trong khi các hợp kim cứng hơn như 7075 có thể đạt tới khoảng 90 HRB.

Thép không gỉ: Nói chung có độ cứng cao hơn so với nhôm. Các loại phổ biến như 304 và 316 thường có phạm vi từ 70 đến 90 HRB (Rockwell B) trong điều kiện ủ của chúng, trong khi các loại mác thép martensitic như 420 và 440C có thể đạt được 50 đến 65 HRC (Rockwell C) sau khi xử lý nhiệt.

Độ cứng của thép không gỉ 316 là bao nhiêu?

Độ cứng của thép không gỉ 316 thường dao động từ 70 đến 90 HRB (Rockwell B) trong điều kiện ủ. Khi chịu tác động của quá trình gia công nguội hoặc các quá trình khác, độ cứng của nó có thể tăng lên, đạt khoảng 30 đến 40 HRC (Rockwell C). Độ cứng chính xác có thể thay đổi tùy theo phương pháp gia công cụ thể và tình trạng của vật liệu.

Độ cứng của thép không gỉ 304 là bao nhiêu?

Độ cứng của thép không gỉ 304 thường dao động từ 70 đến 90 HRB (Rockwell B) trong điều kiện ủ. Tương tự như thép không gỉ 316, nếu thép không gỉ 304 trải qua quá trình làm nguội hoặc các quy trình khác, độ cứng của nó có thể tăng lên, có khả năng đạt khoảng 30 đến 40 HRC (Rockwell C). Độ cứng chính xác có thể thay đổi tùy theo các phương pháp và điều kiện xử lý cụ thể.

Độ cứng của thép không gỉ 18-8 là bao nhiêu?

Độ cứng của thép không gỉ 304, còn được gọi là thép không gỉ 18-8 do thành phần của nó bao gồm khoảng 18% crom và 8% niken, thường dao động từ 70 đến 90 HRB (Rockwell B) trong điều kiện ủ. Nếu gia công nguội, độ cứng có thể tăng lên khoảng 30 đến 40 HRC (Rockwell C). Độ cứng cụ thể có thể thay đổi tùy theo phương pháp gia công và tình trạng của vật liệu.

Độ cứng của thép không gỉ 420 là bao nhiêu?

Độ cứng của thép không gỉ 420 thường dao động từ 50 đến 60 HRC (Rockwell C) sau khi xử lý nhiệt. Trong điều kiện ủ, nó thường có độ cứng khoảng 30 đến 40 HRCĐộ cứng chính xác có thể thay đổi tùy theo phương pháp xử lý nhiệt và chế biến cụ thể.

Loại thép không gỉ cứng nhất là loại nào?

Loại thép không gỉ cứng nhất thường được coi là 440C, một loại thép không gỉ martensitic. Nó có thể đạt được độ cứng khoảng 58 đến 62 HRC (Rockwell C) sau khi xử lý nhiệt thích hợp. Các loại thép không gỉ cứng khác bao gồm 420 Và AISI 630, nhưng 440C thường được biết đến nhờ độ cứng và khả năng chống mài mòn vượt trội, phù hợp cho các ứng dụng như dao và các dụng cụ cắt khác.

Nhận được thép không gỉ như mong muốn!

SteelPRO Group cung cấp cho bạn các sản phẩm và dịch vụ chất lượng. Chúng tôi có thể sản xuất nhiều loại thép không gỉ đáp ứng các yêu cầu về độ cứng khác nhau của bạn. Nếu bạn cần mua hoặc tùy chỉnh, vui lòng liên hệ với chúng tôi.