Bạn có biết, kim loại cũng có độ cứng hay không. Thậm chí xác kim loại có độ cứng càng cao thì vật liệu sẽ càng khó cắt, khó tạo hình trong các trường hợp thực tế. Vậy độ cứng của kim loại là gì? Thang đo độ cứng kim loại gồm những gì? Hãy tham khảo ngay bài viết dưới đây để biết thêm các thông tin về chủ đề này nhé!
Khái niệm độ cứng của kim loại là gì?
Độ cứng trên các kim loại là khả năng chống lại sự biến dạng dưới tác dụng của một lực của kim loại. Độ cứng là một tiêu chí quan trọng để đánh giá độ bền và chất lượng của các kim loại. Yếu tố này được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí và các lĩnh vực tạo hình sản phẩm.
Mọi kim loại trước khi đưa vào sử dụng đều được tính toán chi tiết và kiểm tra kỹ lưỡng về độ cứng. Các phép đo về chỉ số độ cứng này được thực hiện trong các phòng thí nghiệm quy mô lớn với các thiết bị chuyên dụng.
Độ cứng không phải là một đặc tính của kim loại
Nó hoàn toàn khác với các đặc tính cơ bản của kim loại như chiều dài, khối lượng… Do đó, bạn phải hiểu độ cứng là kết quả của quá trình đo và xác định tính chất của kim loại đó.
Độ cứng của những kim loại có tác dụng chỉ rõ tính chất bề mặt của kim loại. Mặc dù nó không phải là thông số thể hiện đặc tính chung của toàn bộ sản phẩm nhưng thông qua độ cứng, bạn có thể hiểu được khả năng chống mài mòn của vật liệu. Bởi vì độ cứng của các kim loại sẽ tỷ lệ thuận với khả năng chống mài mòn của vật liệu. Đối với vật liệu đồng nhất, độ cứng tương quan với khả năng gia công và giới hạn độ bền của vật liệu. Độ cứng càng cao thì vật liệu càng khó cắt và khó tạo hình trong trường hợp thực tế.
Độ cứng của một kim loại bất kỳ nào đó đều có thể ảnh hưởng đến hoạt động của sản phẩm. Nếu độ cứng không đủ cao thì sản phẩm sẽ dễ bị hỏng, hoặc hấp thụ sự biến dạng nhanh chóng. Để cải thiện độ cứng của kim loại, có một số phương pháp như sử dụng nhiệt độ và áp lực để tăng cường cấu trúc của kim loại, hoặc kết hợp với các kim loại khác để tạo ra vật liệu hợp kim.
Phân loại độ cứng
Hiện tại, độ cứng kim loại được chia thành 2 loại chính đó là độ cứng tổng và độ cứng vi mô.
– Độ cứng sơ cấp thường được sử dụng vì đầu nhọn và đủ tải là những yếu tố quan trọng và thiết thực trong sản xuất.
– Độ cứng siêu nhỏ là loại độ cứng được sử dụng trong nghiên cứu. Bởi vì chỉ cần một vết thủng nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến chất liệu.
Kiểm tra độ cứng là một yếu tố quan trọng trong quá trình kiểm soát chất lượng. Kiểm tra độ cứng cho phép đánh giá chính xác các đặc tính của vật liệu về độ dẻo, độ bền và khả năng chống mài mòn. Qua đó giúp bạn xác định chất liệu có phù hợp với yêu cầu/mục đích sử dụng hay không.
Thang đo độ cứng kim loại chuẩn nhất
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp đo độ cứng kim loại như: MOHS, Brinell, Rockwell, Vicker… Mỗi thang đo độ cứng này đều có những đặc điểm riêng. Bên cạnh đó, người ta còn sử dụng các máy đo độ cứng để xác định độ cứng của một vật liệu theo các tiêu chuẩn chuẩn xác. Trong bài viết này, TKTech xin chia sẻ đến bạn đọc bảng các giá trị độ cứng và tính dẻo (khả năng gia công) của vật liệu phổ biến dựa theo thang đo Rockwell.
Top 5 kim loại cứng nhất trên thế giới
Sau khi đã nắm bắt được độ cứng của các kim loại là gì, dựa theo thang đo độ cứng thì hiện nay những kim loại đạt độ cứng cao nhất gồm có:
Chrome (Cr)
Nhiều người cứ nghĩ rằng kim cương là cứng nhất, nhưng thực sự thì Chrome mới là kim loại cứng nhất. Nó có biệt danh là “vua” trong “thị trấn kim loại” vì độ cứng của nó lên đến 8,5 Mohs. Con số này có thể sai lệch một chút do các vấn đề về tạp chất. Nhưng cho đến nay, Cr vẫn được xếp hạng là kim loại cứng nhất hành tinh. Không chỉ có độ cứng cao nhất mà Crom còn là kim loại nặng nhất với khối lượng riêng lên tới 7,2 gam/cm3.
Đây là nguyên tố ở dạng hợp chất. Hợp chất phổ biến nhất của Crom là quặng cromit feo.cr2o3. Chính vì thế nên Crom là nguyên liệu chính trong sản xuất thép không gỉ.
Vonfram (w)
Vị trí thứ hai trong thứ tự thang đo độ cứng của kim loại cao nhất đó là v=Vonfram với độ cứng 7,5 mohs. Đây cũng là kim loại chiếm vị trí tuyệt đối về độ bền kéo với điện trở tối đa là 1510 megapascal.
Xét về độ bền kéo, Vonfram đứng đầu và nhiệt độ nóng chảy của nó cũng thuộc hàng “đỉnh”. Vì vậy nên kim loại này thường được dùng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp điện tử. Ví dụ như sản xuất dây tóc bóng đèn, phụ kiện cho ngành hàng không, điện tử, quân sự…
Osmium (Os)
Osmium là một kim loại nặng, cứng, màu trắng xanh tương tự như kẽm. Nếu bạn đánh giá độ cứng trên thang mohs, Osmium có xếp hạng 7.0 và trở thành kim loại lớn thứ ba trên hành tinh.
Ngoài ra, osmium cũng có nhiệt độ nóng chảy rất cao và đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo hợp kim. Ví thế nên nó được sử dụng chủ yếu trong hợp kim thép không gỉ để làm kín ngòi bút hoặc các trụ bản lề dụng cụ. Osmium cũng được sử dụng rộng rãi trong y học.
Titan (ti)
Titan là một trong những kim loại cứng nhất với độ cứng 6,0 mohs và cường độ tối đa lên đến 430 megapascal. Mặc dù Titan có độ cứng lớn nhưng nó lại là một trong những kim loại nhẹ nhất. Với ưu điểm là nhẹ hơn và cứng hơn thép nên Titan đã trở thành vật liệu lý tưởng để sử dụng trong các ngành công nghiệp yêu cầu kim loại bền với nhiệt độ nóng chảy cao.
Sắt (Fe)
Sắt là kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới và cũng là một trong những kim loại phong phú nhất trên trái đất. Fe là kim loại có độ cứng cao (độ cứng 4,0 mohs) nên rất thích hợp để sử dụng trong sản xuất thiết bị, đồ dùng.
Trong tự nhiên, sắt được tìm thấy trong các thiên thạch và quặng sắt. Vì vậy, người ta thường sử dụng máy dò kim loại để kiểm tra và phát hiện chính xác các loại quặng kim loại, quặng sắt.
Kim loại nào có độ cứng kém nhất?
Rất nhiều người vẫn nhầm lẫn cho rằng Hg là kim loại có độ cứng thấp nhất. Nhưng thực ra, câu trả lời cho câu hỏi này là Caesi (Cs). Kim loại này có độ cứng chỉ 0,2 mohs và nóng chảy ở 28 độ C. Kim loại Caesi được phát hiện vào những năm 1860 bằng một phương pháp vật lý độc đáo. Một trong những ứng dụng đầu tiên của chất này là ứng dụng quy mô nhỏ của “chất bắt giữ” trong các ống chân không.
Trên thực tế, kim loại CS là một nguyên tố tương đối hiếm và thường được sử dụng trong công nghiệp dầu khí. Nó được coi là dung dịch khoan độc đáo và hữu ích nhất trong lĩnh vực này.
Việc xác định độ cứng của kim loại là một yếu tố rất quan trọng trong quản lý chất lượng và đảm bảo sức mạnh, độ bền của các sản phẩm. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu thêm được về độ cứng kim loại, những kim loại nào có độ cứng cao nhất, thấp nhất cũng như thứ tự độ cứng của chúng.
