Giấy chứng nhận kiểm tra độ cứng ghi lại độ cứng được đo của một vật liệu hoặc đường hàn bằng một trong những thang thụt vào được chuẩn hóa. Độ cứng là chỉ số về cường độ kéo, khả năng chống mài mòn và độ nhạy cảm với nứt do ăn mòn ứng suất — làm cho nó là một thông số kiểm soát chất lượng quan trọng trong gia công, xác minh xử lý nhiệt và xác nhận dịch vụ trong điều kiện khắc nghiệt.
Câu trả lời nhanh
Quick Answer
Giấy chứng nhận kiểm tra độ cứng báo cáo các giá trị độ cứng được đo bằng cách sử dụng thang Brinell (HB/HBW), Vickers (HV) hoặc Rockwell (HRC/HRB) trên một lô vật liệu cụ thể hoặc đường hàn. Giấy chứng nhận phải xác định thang kiểm tra, tải trọng được áp dụng, loại lõi, các giá trị đọc riêng lẻ, vị trí mẫu và tiêu chí chấp nhận áp dụng. Các thông số kỹ thuật NACE MR0175 và ASME xác định các giới hạn độ cứng tối đa cho các ứng dụng dịch vụ khắc nghiệt và áp suất cao.
Ba Thang Độ cứng Chính
Độ cứng Brinell (HB / HBW)
Nguyên lý: Một quả cầu carbide vonfram (đường kính 10 mm để kiểm tra tiêu chuẩn) được ấn vào bề mặt dưới một tải trọng xác định (thường là 3000 kgf cho thép). Đường kính của vết lõm được đo quang học và giá trị HBW được tính toán từ tải trọng và diện tích vết lõm.
Tùy chọn tải trọng: 500 kgf (HBW 10/500), 1500 kgf (HBW 10/1500), 3000 kgf (HBW 10/3000)
Các chuẩn điều chỉnh: ASTM E10, EN ISO 6506
Phạm vi điển hình: 80–650 HBW. Các vật liệu trên ~450 HBW yêu cầu quả cầu nhỏ hơn hoặc tải trọng thấp hơn.
Khi được sử dụng:
- Báo cáo độ cứng sản phẩm được cán (tấm, rèn, thanh)
- Bề mặt thô hoặc vi cấu trúc thô nơi lấy trung bình trên một vết lõm lớn là mong muốn
- Tương quan với cường độ kéo (UTS ≈ 3.45 × HBW tính bằng MPa cho thép)
Trường giấy chứng nhận: Chỉ định ký hiệu thang hoàn chỉnh (HBW 10/3000), không chỉ "Brinell". Báo cáo đường kính vết lõm ngoài giá trị HBW tính toán.
Độ cứng Vickers (HV)
Nguyên lý: Một lõi hình chóp kim cương (góc mặt 136°) được ấn vào bề mặt dưới một tải trọng xác định. Độ dài đường chéo của vết lõm vuông được đo và giá trị HV được tính toán.
Phạm vi tải trọng: Từ 1 gf đến 100 kgf. Micro-Vickers (HV 0.01–1.0 kgf) được sử dụng cho lớp phủ mỏng và các thành phần vi cấu trúc riêng lẻ.
Các chuẩn điều chỉnh: ASTM E92, EN ISO 6507
Phạm vi điển hình: 5–3000 HV (phạm vi trên thực tế không giới hạn so với Brinell)
Khi được sử dụng:
- Các cuộc khảo sát độ cứng PWHT (phương pháp được ưu tiên nhất trong các tiêu chuẩn ASME và EN)
- Các phần chéo đường hàn (HAZ, kim loại đường hàn, hình thành kim loại cơ sở)
- Đo chiều sâu trường hợp trên các bộ phận được làm cứng bề mặt
- Vật liệu mỏng, lớp phủ và ống dinding mỏng
Yêu cầu giấy chứng nhận cho các cuộc khảo sát PWHT: Báo cáo các giá trị đọc HV riêng lẻ tại mỗi vị trí trên phần chéo đường hàn (tối thiểu kim loại cơ sở → HAZ → kim loại đường hàn → HAZ → kim loại cơ sở), không chỉ giá trị tối đa.
Độ cứng Rockwell (HRC / HRB)
Nguyên lý: Một hình nón kim cương (HRC) hoặc quả cầu cứng (HRB) được ấn vào hai giai đoạn; độ cứng được xác định từ sự gia tăng độ sâu thâm nhập vĩnh viễn.
Thang thường gặp:
- HRC (thang C): Lõi Brale kim cương, tải trọng tổng cộng 150 kgf. Phạm vi: 20–70 HRC. Được sử dụng cho thép cứng và các bộ phận được xử lý nhiệt.
- HRB (thang B): Quả cầu 1/16", tải trọng 100 kgf. Phạm vi: 25–100 HRB. Được sử dụng cho thép mềm, nhôm, đồng thau.
- HRA: Kim cương, 60 kgf. Được sử dụng cho carbide kết dính.
Các chuẩn điều chỉnh: ASTM E18, EN ISO 6508
Khi được sử dụng:
- Thanh kiểm tra đến hàng và rèn kỹ thuật lưỡng tính
- Xác minh độ cứng của fastener cứng (lớp thuộc tính ISO 898)
- Chấp nhận các bộ phận được xử lý nhiệt (ví dụ: ghế van được làm cứng)
- Xác minh rằng độ cứng dưới giới hạn trên (ví dụ: < 22 HRC theo NACE MR0175)
Lưu ý giấy chứng nhận: Luôn chỉ định thang hoàn chỉnh (HRC, HRB, v.v.) — "độ cứng Rockwell: 20" không có ý nghĩa mà không có bộ định danh thang.
Bảng Chuyển đổi Độ cứng
Chuyển đổi gần đúng (chỉ thép carbon — không hợp lệ cho thép không gỉ, kim loại khác hoặc vật liệu cứng bề mặt):
| HBW | HV | HRC | HRB | UTS xấp xỉ (MPa) |
|---|---|---|---|---|
| 85 | 87 | — | 43 | 290 |
| 120 | 124 | — | 70 | 415 |
| 180 | 185 | — | 88 | 620 |
| 200 | 207 | 14 | 93 | 690 |
| 250 | 263 | 24 | — | 860 |
| 300 | 319 | 31 | — | 1035 |
| 350 | 374 | 37 | — | 1210 |
| 400 | 423 | 42 | — | 1380 |
| 450 | 475 | 46 | — | 1555 |
Tham khảo: ASTM E140. Không áp dụng chuyển đổi giữa các gia đình kim loại.
Giới hạn Độ cứng PWHT
Xác minh độ cứng xử lý nhiệt sau hàn là một trong những ứng dụng phổ biến nhất cho giấy chứng nhận kiểm tra độ cứng trong sản xuất thiết bị áp suất.
Yêu cầu ASME BPVC (ASME VIII-1 UHA-51 cho vật liệu P4/P5):
- Sau PWHT: tối đa 225 HBW (hoặc theo thông số kỹ thuật vật liệu)
- Phương pháp khảo sát: Vickers ưu tiên; Brinell hoặc Rockwell chấp nhận được
NACE MR0175 / ISO 15156 (dịch vụ khắc nghiệt):
- Kim loại cơ sở thép carbon và hợp kim thấp và HAZ hàn: ≤ 22 HRC (tương đương với ~248 HBW / 265 HV)
- Ngoại lệ: một số lớp cho phép độ cứng cao hơn với các bài kiểm tra khả năng chống SSC (nứt do ăn mòn ứng suất lưu huỳnh) được tài liệu hóa
EN 13445-4 (bình áp lực không được nung, châu Âu):
- Giá trị HV10 tối đa được chỉ định theo nhóm vật liệu; điển hình là 350 HV cho HAZ thép carbon, 200 HV cho sau-PWHT
Các Trường Bắt buộc trên Giấy chứng nhận Kiểm tra Độ cứng
- Nhận dạng vật liệu / thành phần — số nhiệt, số bản vẽ, ID đường hàn
- Ngày và địa điểm kiểm tra
- Phương pháp và thang kiểm tra — HBW 10/3000, HV10, HRC, v.v.
- Nhận dạng thiết bị — thương hiệu, mẫu, số sê-ri của máy đo độ cứng, ngày hiệu chuẩn
- Hiệu chuẩn khối tham chiếu — giá trị độ cứng được xác minh trên khối tham chiếu được chứng nhận trước và sau kiểm tra
- Vị trí kiểm tra — bản vẽ hoặc mô tả hiển thị nơi mỗi giá trị đọc được thực hiện
- Giá trị đọc riêng lẻ — mỗi phép đo, không chỉ trung bình
- Giá trị trung bình (nếu chấp nhận dựa trên trung bình)
- Tiêu chí chấp nhận — tham chiếu thông số kỹ thuật và giới hạn tối đa/tối thiểu
- Kết quả — Đạt / Không đạt
- Tên kỹ thuật viên, trình độ, chữ ký
NACE MR0175 sử dụng thang độ cứng nào cho giới hạn dịch vụ khắc nghiệt?
NACE MR0175 / ISO 15156 biểu thị các giới hạn độ cứng chủ yếu trong HRC (thang Rockwell C). Mức tối đa là 22 HRC cho thép carbon và hợp kim thấp trong môi trường H₂S. Các giới hạn tương đương trong các thang khác là xấp xỉ 248 HBW hoặc 265 HV. Khi chuyển đổi, luôn xác minh bằng cách sử dụng các bảng chuyển đổi ASTM E140 thay vì các xấp xỉ quy tắc.
Có thể sử dụng kết quả độ cứng để ước tính cường độ kéo không?
Có, xấp xỉ. Đối với thép carbon, UTS (MPa) ≈ 3.45 × HBW. Tuy nhiên, mối tương quan này kém đáng tin cậy hơn đối với thép hợp kim, thép không gỉ và vật liệu khác. ASTM E140 và ASME Section II cung cấp các bảng tương quan với các phạm vi không chắc chắn quy định. Các ước tính kéo được suy ra từ độ cứng chấp nhận được cho sàng lọc nhưng không phải là thay thế cho các bài kiểm tra kéo trong xây dựng mã.
Sự khác biệt giữa bài kiểm tra độ cứng vĩ mô Vickers và bài kiểm tra độ cứng vi mô là gì?
Độ cứng vĩ mô (HV1 và cao hơn, với tải ≥ 1 kgf) đo độ cứng tổng thể của vật liệu hoặc vùng hàn. Độ cứng vi mô (HV 0.01–0.5 kgf) được sử dụng để đo độ cứng của các đặc trưng vi cấu trúc riêng lẻ — các pha cụ thể, kết tủa hoặc lớp phủ rất mỏng — nơi một vết lõm lớn sẽ lấy trung bình trên nhiều thành phần. Các cuộc khảo sát độ cứng đường hàn thường sử dụng HV5 hoặc HV10 làm phương pháp độ cứng vĩ mô tiêu chuẩn.
Cần bao nhiêu giá trị đọc độ cứng cho một cuộc khảo sát PWHT?
Tối thiểu ba giá trị đọc trên mỗi vùng (kim loại cơ sở, HAZ, kim loại đường hàn) trên mỗi mặt của phần chéo đường hàn là thực hành phổ biến. Các mã cụ thể xác định các yêu cầu chi tiết hơn: ASME VIII-1 UHA-51 yêu cầu giá trị đọc độ cứng trên các đường hàn sản xuất trong kim loại cơ sở P4 và P5; BS PD 5500 Phụ lục D chỉ định các mẫu chéo tối thiểu. Giấy chứng nhận phải hiển thị tất cả các giá trị đọc riêng lẻ, không chỉ giá trị tối đa.
Tôi luyện hoặc PWHT có luôn giảm độ cứng không?
PWHT (giảm độ ứng suất) giảm ứng suất dư và quá khứ cứng microstructures trong thép carbon và hợp kim thấp, điển hình giảm độ cứng HAZ đáng kể. Luyện tập hoàn toàn (sưởi nóng ở trên nhiệt độ tới hạn trên và làm lạnh chậm) cũng làm giảm độ cứng. Tuy nhiên, luyện tập dung dịch của thép không gỉ austenite không làm giảm độ cứng theo cách tương tự — nó hòa tan kết tủa và sắp xếp hợp chất vi mô, có thể hơi tăng độ cứng trong vật liệu xử lý lạnh nặng.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert free