Bảng quy đổi độ cứng thép
Giá trị độ cứng tương đương giữa Brinell (HB), Vickers (HV), Rockwell (HRC, HRB, HRA), và độ bền kéo xấp xỉ cho thép carbon và thép hợp kim thấp. Các giá trị được đối chiếu chéo với Bảng 1 của ASTM E140-12 và Phụ lục A của ISO 18265:2013. Việc quy đổi chỉ là xấp xỉ — đọc ghi chú bên dưới trước khi ghi một con số lên bản vẽ.
Tóm tắt — khi nào dùng thang nào
| Thang | Mũi thử / tải trọng | Dải hữu dụng | Dùng điển hình |
|---|---|---|---|
| HB (Brinell) | bi 10 mm, 3000 kgf | ~80–650 HB | Vật đúc, vật rèn, tiết diện lớn, phôi thô |
| HV (Vickers) | Kim tự tháp kim cương, 1–50 kgf | ~5–3000 HV | Chi tiết mỏng, chiều sâu lớp thấm, xử lý bề mặt, việc phòng thí nghiệm |
| HRC (Rockwell C) | Nón kim cương, 150 kgf | 20–70 HRC | Thép đã tôi, thép dụng cụ, chi tiết nhiệt luyện |
| HRB (Rockwell B) | bi 1/16″, 100 kgf | 0–100 HRB | Thép mềm, thép carbon thấp, đồng thau ủ, nhôm |
| HRA (Rockwell A) | Nón kim cương, 60 kgf | 20–88 HRA | Hợp kim cứng thiêu kết, lớp tôi mỏng, vật liệu rất cứng |
| HR15N / 30N / 45N (thang bề mặt) | Nón kim cương, 15/30/45 kgf | Khác nhau | Bề mặt tôi của tấm mỏng, lớp thấm nitơ, lớp phủ |
Bảng quy đổi — thép carbon và thép hợp kim thấp
Giá trị độ cứng tương đương xấp xỉ cho thép carbon và thép hợp kim thấp (Bảng 1 ASTM E140-12 và Phụ lục A ISO 18265:2013). Cách đọc: chọn dòng theo thang bạn đã biết, các cột còn lại là giá trị tương đương xấp xỉ.
| HV | HB | HRC | HRA | HRB | Độ bền kéo (MPa, xấp xỉ) |
|---|---|---|---|---|---|
| 940 | — | 68.0 | 85.6 | — | — |
| 900 | — | 67.0 | 85.0 | — | — |
| 865 | 739 | 65.0 | 84.1 | — | — |
| 766 | 653 | 62.0 | 82.6 | — | — |
| 694 | 600 | 60.0 | 81.2 | — | — |
| 613 | 534 | 56.0 | 79.0 | — | — |
| 547 | 482 | 52.0 | 76.7 | — | 1740 |
| 505 | 461 | 50.0 | 75.5 | — | 1620 |
| 449 | 415 | 46.0 | 73.3 | — | 1480 |
| 406 | 375 | 42.0 | 71.0 | — | 1350 |
| 353 | 327 | 38.0 | 68.5 | — | 1180 |
| 316 | 293 | 34.0 | 65.8 | — | 1065 |
| 286 | 269 | 30.0 | 62.8 | — | 970 |
| 258 | 241 | 25.0 | 59.8 | 100 | 870 |
| 240 | 227 | 22.0 | 57.3 | 100 | 815 |
| 226 | 217 | 20.0 | 55.2 | 97 | 770 |
| 210 | 200 | (17.5) | 52.0 | 94 | 710 |
| 199 | 192 | (15.5) | 50.0 | 92 | 680 |
| 183 | 179 | (11.0) | 46.5 | 89 | 620 |
| 156 | 156 | — | — | 83 | 530 |
| 129 | 131 | — | — | 74 | 440 |
| 105 | 107 | — | — | 62 | 360 |
| 90 | 95 | — | — | 52 | 310 |
Các giá trị HRC trong ngoặc (ví dụ (17.5), (15.5), (11.0)) nằm ngoài dải tin cậy của thang Rockwell C (theo ISO 18265 §5) và chỉ được liệt kê như ước lượng — đừng ghi chúng lên bản vẽ. Hãy dùng HRB hoặc HV.
Cách quy đổi — từng bước
- Xác định họ vật liệu. Bảng trên dành cho thép carbon và thép hợp kim thấp. Với inox austenit (304, 316), thép dụng cụ hoặc hợp kim màu, ASTM E140 có các bảng con khác — dùng sai bảng sẽ tạo sai số 5–15%.
- Chọn thang đo đáng tin nhất. HV (Vickers) là thang tuyến tính nhất và là thang ISO 18265 khuyến nghị làm chuẩn. Nếu chỉ có HRC thì trên 20 HRC vẫn ổn; dưới mức đó, chuyển sang HRB / HB / HV.
- Dùng dòng gần nhất, không nội suy. Tiêu chuẩn là các giá trị rời rạc. Đừng lấy trung bình hai dòng — hãy làm tròn tới giá trị gần nhất trong bảng và báo cáo đúng thang bạn đã đo.
- Ghi cả hai thang trên bản vẽ. Nếu yêu cầu ghi “42–48 HRC”, nhà cung cấp có thể đo bằng HV. Hãy ghi dải theo cả hai hệ (ví dụ “42–48 HRC ≈ 419–490 HV”) để tránh bị trả hàng.
Độ bền kéo từ độ cứng — ước lượng thô
Với thép carbon và thép hợp kim thấp ở trạng thái tôi và ram, độ bền kéo (MPa) có thể được xấp xỉ từ độ cứng Brinell:
Tiêu chuẩn và nguồn tham khảo
ISO 18265:2013 Metallic materials — Conversion of hardness values. Phụ lục A–G tổ chức quy đổi theo họ vật liệu; nêu rõ quy đổi chỉ là xấp xỉ và “không thay thế cho đo lường trực tiếp”.
Lỗi thường gặp
| # | Lỗi | Hệ quả | Cách khắc phục |
|---|---|---|---|
| 1 | Báo cáo HRC dưới 20 | Dưới 20 HRC nón kim cương gần như không xuyên vào được; sai số đọc nhỏ cũng gây dao động độ cứng rất lớn | Dưới 20 HRC hãy chuyển sang HRB, HB hoặc HV |
| 2 | Dùng bảng thép carbon cho inox | Inox austenit (304, 316) hóa cứng nguội khác đi; quy đổi từ thép carbon đọc thấp hơn 5–15% | Dùng Bảng 2 của ASTM E140 (austenit) hoặc đo trực tiếp |
| 3 | Nội suy giữa các dòng | Độ cứng không tuyến tính giữa các thang; điểm giữa không giữ được quan hệ quy đổi | Chọn dòng gần nhất và báo cáo giá trị đó |
| 4 | Tin vào độ bền kéo suy từ độ cứng khi thiết kế | Quy tắc 3.45×HB có độ tán xạ thực tế ±15% tùy tổ chức tế vi | Chỉ dùng để ước lượng; với giá trị lên chứng chỉ phải thử kéo thực tế |
| 5 | Trộn HB (bi thép) và HBW (bi cacbit vonfram) trên 450 HB | Bi thép biến dạng trên ~450 HB; ISO yêu cầu bi cacbit vonfram (HBW) ở mức đó | Trên 450 HB luôn dùng HBW; ghi rõ HBW |
| 6 | So sánh HRC và HRA như thể chúng tuyến tính | HRC và HRA dùng cùng mũi thử nhưng tải khác nhau; quy đổi là phi tuyến | Dùng bảng quy đổi; đừng bao giờ chia hoặc nhân trực tiếp |
Giá trị HRC thấp nhất có thể báo cáo đáng tin là bao nhiêu?
Khoảng 20 HRC. Dưới mức đó, nón kim cương Rockwell C không xuyên đủ để cho số đọc ổn định, và ASTM E140 / ISO 18265 chỉ liệt kê các giá trị đó trong ngoặc như ước lượng. Với thép mềm hơn (ủ, ủ thường hóa hoặc carbon thấp), dùng HRB, HB hoặc HV.
Có thể quy đổi HB sang độ bền kéo cho mọi loại thép không?
Chỉ như một ước lượng thô, và chỉ cho thép carbon và thép hợp kim thấp ở trạng thái tôi và ram. Quy tắc σUTS (MPa) ≈ 3.45 × HB đúng trong khoảng ±15% ở dải 150–450 HB. Với inox austenit, thép dụng cụ hoặc gang, phải dùng quan hệ khác — và với bất cứ giá trị nào đưa lên chứng chỉ hoặc PPAP, hãy chạy thử kéo thực tế theo ISO 6892-1 hoặc ASTM E8.
Vì sao HV và HB không khớp chính xác ở độ cứng cao?
Hai lý do. Thứ nhất, Brinell dùng mũi thử hình cầu còn Vickers dùng hình chóp — trường biến dạng khác nhau, nên quy đổi bị lệch. Thứ hai, trên ~450 HB bi thép truyền thống bắt đầu biến dạng, nên ISO yêu cầu bi cacbit vonfram (HBW). HV vẫn chính xác tới giá trị cao hơn nhiều, đó là lý do ISO 18265 dùng nó làm thang chuẩn.
HRC và HRA có thay thế được cho nhau không?
Không. Chúng dùng cùng mũi thử nón kim cương nhưng ở tải khác nhau (150 kgf cho HRC so với 60 kgf cho HRA). Quan hệ là phi tuyến; phải dùng bảng quy đổi. HRC dành cho thép đã tôi trong dải 20–70; HRA được ưu tiên cho vật liệu rất cứng như hợp kim cứng thiêu kết và lớp tôi mỏng.
Nên ghi thang độ cứng nào trên bản vẽ?
Hãy ghi thang mà nhà nhiệt luyện của bạn thực sự sẽ đo — thường là HRC cho chi tiết đã tôi (42–48 HRC là điển hình cho thép tôi thể tích) hoặc HB cho chi tiết ủ / ủ thường hóa. Cách làm tốt nhất: ghi dải theo hai thang (ví dụ “42–48 HRC ≈ 419–490 HV”) để nhà cung cấp dùng phương pháp nào cũng tự kiểm tra được.
Quy đổi độ cứng sang độ cứng chính xác đến đâu?
Cả ASTM và ISO đều lưu ý rằng quy đổi chỉ là xấp xỉ. Độ không đảm bảo không được lập bảng trong tiêu chuẩn vì nó thay đổi theo vật liệu, tổ chức tế vi và cặp thang. Với thép ở dải giữa (30–50 HRC), hãy dự trù độ tán xạ ±1–2 HRC, ở các đầu cực thì nhiều hơn. Chi tiết quan trọng nên được đo đúng thang ghi trên bản vẽ.
- ASTM E140-12: Standard Hardness Conversion Tables for Metals, Bảng 1 (thép carbon và thép hợp kim thấp)
- ISO 18265:2013: Metallic materials — Conversion of hardness values, Phụ lục A
- ISO 6506-1: Metallic materials — Brinell hardness test — Phần 1: Phương pháp thử
- ISO 6507-1: Metallic materials — Vickers hardness test — Phần 1: Phương pháp thử
- ISO 6508-1: Metallic materials — Rockwell hardness test — Phần 1: Phương pháp thử
- ASTM E18-20: Phương pháp thử tiêu chuẩn độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại
- ISO 6892-1:2019: Metallic materials — Tensile testing — Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng
Cần kiểm tra độ cứng trên chi tiết của bạn?
Chúng tôi kiểm tra mọi lô nhiệt luyện tại xưởng (Rockwell, Brinell, Vickers) và ghi giá trị đo thực tế — không phải giá trị quy đổi — lên chứng chỉ vật liệu của bạn.
Yêu cầu báo giá