Độ cứng hoàn toàn: Trạng thái độ cứng tối đa trong thép cán nguội

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Full Hard Temper là trạng thái độ cứng và độ bền tối đa đạt được trong thép cán nguội thông qua quá trình khử nguội toàn diện mà không cần ủ hoặc xử lý nhiệt sau đó. Nó đại diện cho mức độ làm cứng cao nhất có thể đạt được trong quá trình chế biến thép thương mại, thường được đặc trưng bởi độ bền kéo cao, độ dẻo giảm và tính chất đàn hồi tăng.

Full Hard Temper là một chỉ định quan trọng trong ngành thép, chỉ ra một đặc tính cơ học cụ thể phát sinh từ biến dạng dẻo nghiêm trọng trong quá trình cán nguội. Điều kiện này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao, độ ổn định về kích thước và khả năng chống mài mòn mà không cần các quy trình xử lý nhiệt bổ sung.

Trong bối cảnh rộng hơn của ngành luyện kim, Full Hard Temper đại diện cho trạng thái cực đoan trong phổ các điều kiện tôi luyện, trái ngược với các trạng thái tôi luyện ủ, cứng một phần tư, cứng một nửa và cứng ba phần tư. Nó minh họa cách mà chỉ riêng quá trình gia công cơ học có thể thay đổi đáng kể các đặc tính vật liệu thông qua việc sửa đổi cấu trúc vi mô mà không làm thay đổi thành phần hóa học.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ vi cấu trúc, Full Hard Temper là kết quả của biến dạng dẻo nghiêm trọng tạo ra mật độ lệch lạc cao trong mạng tinh thể. Các lệch lạc này tương tác và vướng víu với nhau, tạo ra rào cản đối với chuyển động lệch lạc tiếp theo và do đó làm tăng khả năng chống biến dạng của vật liệu.

Quá trình cán nguội làm phẳng và kéo dài các hạt theo hướng cán, tạo ra định hướng tinh thể ưa thích (kết cấu) và tăng tổng diện tích ranh giới hạt. Sự tinh chế hạt này góp phần đáng kể vào việc tăng cường thông qua mối quan hệ Hall-Petch, trong đó kích thước hạt nhỏ hơn tạo ra cường độ cao hơn.

Quá trình tôi cứng biến dạng trong thép tôi cứng hoàn toàn cũng liên quan đến sự hình thành các cặp biến dạng và các lỗi xếp chồng, đặc biệt là trong các loại thép có năng lượng lỗi xếp chồng thấp hơn. Những khiếm khuyết này cản trở chuyển động trật khớp, góp phần tạo nên độ cứng và độ bền đặc biệt của trạng thái tôi này.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính mô tả Full Hard Temper là mô hình làm cứng biến dạng (làm cứng khi làm việc), được thể hiện về mặt toán học thông qua phương trình Hollomon. Mối quan hệ theo luật lũy thừa này kết nối ứng suất thực với biến dạng dẻo và là nền tảng để hiểu về làm cứng khi làm việc kể từ những năm 1940.

Theo lịch sử, hiểu biết về quá trình làm cứng đã phát triển từ các quan sát thực nghiệm vào thế kỷ 19 thành lý thuyết trật khớp vào giữa thế kỷ 20. Các nhà luyện kim đầu tiên đã ghi nhận hiện tượng này nhưng thiếu khuôn khổ lý thuyết để giải thích cho đến khi kính hiển vi điện tử phát hiện ra các cấu trúc trật khớp.

Các phương pháp tiếp cận lý thuyết thay thế bao gồm phương trình Voce, mô tả tốt hơn hành vi làm cứng bão hòa ở các biến dạng cao và mô hình Kocks-Mecking, kết hợp sự tiến hóa mật độ trật khớp. Các mô hình này cung cấp các góc nhìn bổ sung về hiện tượng làm cứng làm việc cơ bản của Full Hard Temper.

Cơ sở khoa học vật liệu

Full Hard Temper liên quan trực tiếp đến cấu trúc tinh thể thông qua mật độ và sự sắp xếp trật khớp. Trong sắt lập phương tâm khối (BCC), các trật khớp tương tác khác với trong pha lập phương tâm mặt (FCC), ảnh hưởng đến cách vật liệu phản ứng với quá trình gia công nguội và cuối cùng xác định độ cứng tối đa có thể đạt được.

Các ranh giới hạt trong thép tôi cứng hoàn toàn trở nên dài ra và thẳng hàng với hướng cán, tạo ra các đặc tính cơ học dị hướng. Các ranh giới này hoạt động như rào cản đối với chuyển động trật khớp, góp phần đáng kể vào độ bền của vật liệu thông qua quá trình gia cường Hall-Petch.

Nguyên lý khoa học vật liệu cơ bản về lưu trữ năng lượng biến dạng là cơ sở của Full Hard Temper. Cán nguội đưa vào năng lượng lưu trữ đáng kể dưới dạng khuyết tật tinh thể, tạo ra trạng thái không ổn định về mặt nhiệt động lực học, cung cấp động lực cho quá trình kết tinh lại nếu vật liệu sau đó được nung nóng.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Phương trình Hollomon biểu thị mối quan hệ cơ bản chi phối quá trình làm cứng trong thép tôi cứng hoàn toàn:

$$\sigma = K\varepsilon^n$$

Trong đó $\sigma$ là ứng suất thực, $K$ là hệ số cường độ (hằng số vật liệu), $\varepsilon$ là biến dạng dẻo thực và $n$ là số mũ biến dạng cứng (thường là 0,05-0,15 đối với thép cứng hoàn toàn).

Công thức tính toán liên quan

Độ dày cần thiết để đạt được trạng thái cứng hoàn toàn có thể được tính toán bằng cách sử dụng:

$$r = \frac{t_0 - t_f}{t_0} \lần 100\%$$

Trong đó $r$ là phần trăm giảm, $t_0$ là độ dày ban đầu và $t_f$ là độ dày cuối cùng. Full Hard Temper thường yêu cầu giảm 60-80%.

Mối quan hệ giữa độ cứng và độ bền kéo của thép cứng hoàn toàn có thể được ước tính gần đúng bằng:

$$UTS \khoảng k \lần HV$$

Trong đó $UTS$ là độ bền kéo cực đại (MPa), $HV$ là độ cứng Vickers và $k$ là hệ số tương quan (thường là 3,0-3,5 đối với thép cứng hoàn toàn).

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các công thức này chủ yếu áp dụng cho thép cacbon thấp và trung bình có hàm lượng cacbon dưới 0,3%. Đối với thép cacbon cao hơn hoặc thép hợp kim cao, mối quan hệ trở nên phức tạp hơn và có thể cần xác định theo kinh nghiệm.

Phương trình Hollomon giả định biến dạng đồng đều và trở nên kém chính xác hơn ở mức độ biến dạng rất cao, nơi xảy ra hiện tượng định vị biến dạng. Nó cũng không tính đến độ nhạy của tốc độ biến dạng hoặc hiệu ứng nhiệt độ trong quá trình biến dạng.

Các mô hình toán học này giả định quá trình cán nguội liên tục mà không cần ủ trung gian. Bất kỳ quá trình phục hồi hoặc kết tinh lại nào cũng sẽ làm mất hiệu lực các mối quan hệ này và yêu cầu hiệu chuẩn lại các tham số mô hình.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

ASTM A370: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn và định nghĩa cho thử nghiệm cơ học của sản phẩm thép - Bao gồm các quy trình thử nghiệm kéo để xác định các đặc tính cơ học của thép cứng hoàn toàn.

ASTM E18: Phương pháp thử tiêu chuẩn về độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại - Chỉ định các quy trình thử độ cứng thường được sử dụng để xác minh độ cứng hoàn toàn.

ISO 6892-1: Vật liệu kim loại — Thử kéo — Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng - Cung cấp các tiêu chuẩn quốc tế về thử kéo áp dụng cho đặc tính thép cứng hoàn toàn.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Máy thử vạn năng có khả năng chịu tải 50-300 kN thường được sử dụng để thử độ bền kéo của thép Full Hard. Các máy này đo lực và độ dịch chuyển để tạo ra các đường cong ứng suất-biến dạng cho thấy các đặc tính cơ học chính.

Máy kiểm tra độ cứng (Rockwell, Vickers hoặc Brinell) đo độ bền vật liệu khi bị lõm. Kiểm tra độ cứng Rockwell (thường là thang C hoặc B) phổ biến nhất để xác minh nhanh Độ cứng hoàn toàn trong môi trường sản xuất.

Thiết bị kính hiển vi quang học và điện tử cho phép mô tả đặc điểm cấu trúc vi mô của cấu trúc hạt, mật độ sai lệch và sự phát triển kết cấu. Các kỹ thuật tiên tiến như EBSD (Nhiễu xạ tán xạ ngược điện tử) có thể định lượng đặc điểm kết cấu tinh thể của Full Hard Temper.

Yêu cầu mẫu

Mẫu kéo tiêu chuẩn tuân theo kích thước ASTM E8/E8M, thường có chiều dài đo là 50mm và diện tích mặt cắt ngang phù hợp với độ dày vật liệu. Đối với tấm mỏng, có thể sử dụng mẫu có kích thước nhỏ hơn.

Chuẩn bị bề mặt để thử độ cứng đòi hỏi bề mặt phẳng, sạch không có cặn, oxit hoặc khử cacbon. Đối với vật liệu mỏng, cần có lớp hỗ trợ lót thích hợp để tránh bị lệch trong quá trình thử nghiệm.

Mẫu vật phải được cắt sao cho trục của chúng song song hoặc vuông góc với hướng cán, có ghi chép rõ ràng về hướng do tính chất dị hướng của thép Full Hard.

Thông số thử nghiệm

Thử nghiệm thường được tiến hành ở nhiệt độ phòng (23±5°C) trong điều kiện độ ẩm được kiểm soát để đảm bảo khả năng tái tạo. Đối với các ứng dụng chuyên biệt, có thể cần thử nghiệm ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ đông lạnh.

Kiểm tra độ bền kéo tiêu chuẩn sử dụng tốc độ biến dạng 0,001-0,008 s⁻¹ trong vùng đàn hồi, với khả năng tăng sau khi chảy dẻo. Tốc độ biến dạng nhất quán là rất quan trọng vì vật liệu Full Hard có thể biểu hiện độ nhạy tốc độ biến dạng.

Các thông số thử nghiệm độ cứng bao gồm tải trọng chuẩn hóa (thường là 150 kgf đối với thang đo Rockwell C) và thời gian dừng (10-15 giây) để đảm bảo kết quả nhất quán tại các địa điểm thử nghiệm khác nhau.

Xử lý dữ liệu

Đường cong ứng suất-biến dạng được tạo ra từ dữ liệu lực-biến dạng, với giới hạn chảy thường được xác định bằng phương pháp bù trừ 0,2% do thép cứng hoàn toàn không có điểm giới hạn chảy riêng biệt.

Phân tích thống kê thường liên quan đến nhiều mẫu (tối thiểu ba mẫu) với tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Phân tích ngoại lệ có thể được thực hiện theo hướng dẫn ASTM E178.

Việc chuyển đổi độ cứng giữa các thang đo khác nhau (Rockwell, Brinell, Vickers) sử dụng các bảng chuyển đổi chuẩn hóa trong ASTM E140, mặc dù các phép chuyển đổi này làm tăng độ không chắc chắn đối với vật liệu cứng hoàn toàn.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
Thép cacbon thấp (1008-1010)	85-95 HRB, 550-650 MPa UTS	Nhiệt độ phòng, giảm 60-80%	Tiêu chuẩn ASTM A109
Thép Cacbon Trung Bình (1045)	25-35 HRC, 800-950 MPa UTS	Nhiệt độ phòng, giảm 60-75%	Tiêu chuẩn ASTMA108
Thép HSLA	90-100 HRB, 700-850 MPa UTS	Nhiệt độ phòng, giảm 65-75%	Tiêu chuẩn ASTM A1011
Thép không gỉ (304)	35-42 HRC, 1300-1500 MPa UTS	Nhiệt độ phòng, giảm 60-70%	Tiêu chuẩn ASTMA666

Hàm lượng cacbon ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng tối đa có thể đạt được trong quá trình tôi cứng hoàn toàn, thép cacbon cao hơn đạt giá trị độ cứng cao hơn nhưng có nguy cơ nứt cao hơn trong quá trình gia công.

Các giá trị này biểu thị phạm vi điển hình cho sản xuất thương mại; giá trị thực tế có thể thay đổi dựa trên thành phần hóa học chính xác, lịch sử xử lý và phương pháp đo lường. Thép hợp kim cao hơn thường đạt được độ bền cao hơn ở trạng thái Full Hard Temper.

Một xu hướng nhất quán giữa các loại thép là độ bền kéo tăng đáng kể kèm theo độ giãn dài giảm đáng kể (thường dưới 5%) khi được xử lý đến nhiệt độ tôi cứng hoàn toàn.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư phải tính đến đặc tính đàn hồi cao của thép cứng hoàn toàn, thường đòi hỏi phải uốn cong quá mức 15-25% trong quá trình tạo hình hoặc sử dụng dụng cụ chuyên dụng được thiết kế riêng cho những vật liệu này.

Hệ số an toàn 1,5-2,0 thường được áp dụng khi thiết kế bằng thép cứng hoàn toàn do độ dẻo giảm và khả năng phân bổ lại ứng suất thông qua biến dạng dẻo trước khi hỏng hạn chế.

Các quyết định lựa chọn vật liệu liên quan đến Full Hard Temper thường ưu tiên độ bền và khả năng chống mài mòn hơn khả năng tạo hình, khiến nó phù hợp với các ứng dụng mà các bộ phận được tạo hình trước ở trạng thái mềm hơn rồi mới cán nguội đến độ cứng cuối cùng.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Ngành công nghiệp ô tô sử dụng rộng rãi thép cứng toàn phần cho các bộ phận quan trọng về an toàn như dầm chịu lực cửa, khung ghế và giá đỡ gia cố, nơi cần có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao để đảm bảo hiệu suất va chạm và tiết kiệm nhiên liệu.

Các ứng dụng điện dựa vào thép điện Full Hard (thép silicon) cho các lớp phủ máy biến áp và lõi động cơ, trong đó các đặc tính từ tính cụ thể kết hợp với độ bền cao cho phép chuyển đổi năng lượng hiệu quả trong khi vẫn chịu được lực điện từ.

Sản xuất hàng tiêu dùng sử dụng thép không gỉ Full Hard cho các bộ phận thiết bị, dao kéo và lưỡi dao cạo, trong đó độ cứng đặc biệt giúp chống mài mòn và giữ được độ sắc bén trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn.

Đánh đổi hiệu suất

Độ bền và độ dẻo thể hiện mối quan hệ nghịch đảo điển hình trong thép cứng hoàn toàn, trong đó độ bền đặc biệt phải trả giá bằng khả năng tạo hình và độ giãn dài giảm, hạn chế các hoạt động tạo hình phức tạp sau khi tôi.

Khả năng chống mỏi và độ bền va đập thường xung đột với nhau trong các vật liệu cứng hoàn toàn, vì mật độ sai lệch cao tạo nên độ bền cũng làm giảm khả năng hấp thụ năng lượng của vật liệu trong quá trình chịu tải va đập.

Các kỹ sư cân bằng các yêu cầu cạnh tranh này bằng cách sử dụng thép cứng hoàn toàn một cách có chọn lọc trong các bộ phận có độ bền cao, đồng thời sử dụng thép mềm hơn hoặc các vật liệu khác nhau ở những khu vực đòi hỏi độ dẻo hoặc khả năng chống va đập cao hơn.

Phân tích lỗi

Gãy giòn là dạng hỏng hóc phổ biến nhất trong các thành phần thép cứng hoàn toàn, đặc trưng bởi biến dạng dẻo tối thiểu trước khi vết nứt lan truyền và thường bắt đầu ở các điểm tập trung ứng suất hoặc khuyết tật vật liệu.

Cơ chế phá hủy thường liên quan đến việc làm cùn vết nứt hạn chế do tính di động của sự sai lệch bị hạn chế, cho phép các vết nứt lan truyền nhanh chóng khi bắt đầu, đặc biệt là dưới tải kéo hoặc uốn vuông góc với hướng lăn.

Các chiến lược giảm thiểu bao gồm thiết kế cẩn thận để giảm thiểu sự tập trung ứng suất, căn chỉnh đúng hướng cán của vật liệu với các hướng ứng suất chính và trong một số trường hợp, xử lý giảm ứng suất để giảm ứng suất dư mà không làm mềm đáng kể vật liệu.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Hàm lượng carbon có tác động đáng kể nhất đến độ cứng có thể đạt được trong quá trình tôi cứng hoàn toàn, với mỗi 0,1% lượng carbon tăng thường làm tăng độ cứng tối đa thêm 3-5 điểm HRC trong khi lại làm giảm khả năng hoàn thiện nguội thực tế tối đa.

Mangan làm tăng khả năng làm cứng và góp phần tăng cường độ bền cho dung dịch rắn, cho phép Full Hard Temper đạt được mức độ bền cao hơn, đặc biệt là trong thép cacbon thấp khi nó bù đắp cho quá trình làm cứng cacbon hạn chế.

Các nguyên tố vi lượng như phốt pho và nitơ có thể làm tăng đáng kể tốc độ làm cứng và độ cứng tối đa có thể đạt được, nhưng cũng có thể làm tăng độ giòn và dễ nứt trong quá trình cán nguội.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt ban đầu mịn hơn giúp tăng tốc quá trình làm cứng trong quá trình cán nguội, cho phép đạt được trạng thái tôi cứng hoàn toàn với ít sự giảm nhiệt hơn nhưng có khả năng hạn chế độ bền tối đa có thể đạt được do sự mất ổn định xảy ra sớm hơn.

Phân bố pha ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cứng hoàn toàn, trong đó cấu trúc ferritic-pearlitic hoạt động khác với cấu trúc martensitic hoặc bainit trong quá trình cán nguội do sự khác biệt về tính di động của vị trí sai lệch và hành vi làm cứng.

Các tạp chất phi kim loại đóng vai trò là chất tập trung ứng suất trong thép cứng hoàn toàn, có khả năng gây ra hỏng hóc sớm và hạn chế khả năng giảm có thể đạt được trước khi nứt xảy ra, khiến cho các quy trình sản xuất thép sạch trở nên cần thiết cho các ứng dụng hiệu suất cao.

Xử lý ảnh hưởng

Xử lý ủ trước khi cán nguội sẽ quyết định cấu trúc vi mô ban đầu và ảnh hưởng đáng kể đến hành vi làm cứng khi làm việc, với các cấu trúc được ủ hoàn toàn thường cho phép giảm tổng thể lớn hơn trước khi đạt đến trạng thái tôi cứng hoàn toàn.

Lịch trình cán mỏng ảnh hưởng đến quá trình phát triển kết cấu và tính dị hướng trong thép cứng hoàn toàn, trong đó quá trình cán mỏng nặng một lần tạo ra các đặc tính khác nhau so với nhiều lần cán mỏng nhẹ hơn trên cùng một tổng thể thép.

Tốc độ làm mát giữa các lần cán ảnh hưởng đến quá trình phục hồi, trong đó làm mát nhanh hơn sẽ bảo toàn cấu trúc trật khớp và duy trì hiệu quả làm cứng trong các lần cán tiếp theo, đặc biệt quan trọng để đạt được các đặc tính cứng hoàn toàn đồng nhất.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ cao làm giảm đáng kể độ bền của thép cứng hoàn toàn thông qua quá trình phục hồi và kết tinh lại, với sự mềm hóa đáng chú ý bắt đầu ở khoảng 200°C đối với thép cacbon và có khả năng thấp hơn đối với thép không gỉ bán bền.

Độ giòn do hydro tăng đáng kể trong thép cứng hoàn toàn do ứng suất bên trong cao và mật độ sai lệch, khiến việc kiểm soát cẩn thận các quá trình tẩy và tiếp xúc với môi trường trở nên quan trọng để duy trì tính toàn vẹn về mặt cơ học.

Biến động nhiệt độ theo chu kỳ có thể dẫn đến sự mất ổn định về kích thước trong các thành phần cứng hoàn toàn do ứng suất dư giảm dần, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng chính xác như dụng cụ đo hoặc đồng hồ đo.

Phương pháp cải tiến

Quá trình tinh chế hạt thông qua cán và làm nguội có kiểm soát trước khi hoàn thiện quá trình cán nguội giúp tăng cường cả độ bền và độ dẻo dai của thép cứng hoàn toàn thông qua cơ chế gia cường Hall-Petch trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai ở mức chấp nhận được.

Cán mỏng (cán nguội nhẹ ở mức giảm 0,5-2%) sau khi đạt được trạng thái tôi cứng hoàn toàn có thể cải thiện độ hoàn thiện bề mặt, độ phẳng và giới hạn chảy đồng thời giảm thiểu tác động đến độ cứng và độ dẻo tổng thể.

Việc bổ sung hợp kim vi mô với một lượng nhỏ các nguyên tố như niobi, titan hoặc vanadi có thể tăng cường độ tinh chế hạt và độ bền kết tủa, cho phép Full Hard Temper đạt được mức độ bền cao hơn mà không làm tăng độ giòn.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Cán nguội là quá trình cán nguội nhẹ (thường giảm 0,5-5%) được áp dụng để kiểm soát độ phẳng, độ hoàn thiện bề mặt và tính chất cơ học, khác với quá trình giảm mạnh (60-80%) được sử dụng để đạt được quá trình tôi cứng hoàn toàn.

Hệ số làm cứng (giá trị n) định lượng khả năng phân bổ ứng suất của vật liệu trong quá trình biến dạng, trong đó vật liệu cứng hoàn toàn có giá trị n rất thấp (thường <0,10) so với vật liệu ủ (0,20-0,25).

Hiệu ứng Bauschinger mô tả hiện tượng trong đó biến dạng trước đó theo một hướng làm giảm cường độ chịu kéo trong quá trình biến dạng tiếp theo theo hướng ngược lại, đặc biệt liên quan khi tạo vật liệu cứng hoàn toàn dưới tải trọng tuần hoàn.

Các thuật ngữ này được kết nối với nhau thông qua mối quan hệ của chúng với hành vi sai lệch và cơ chế biến dạng dẻo, với Full Hard Temper đại diện cho trường hợp cực đoan của quá trình làm cứng khi mật độ sai lệch gần đạt đến mức bão hòa.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A109/A109M "Tiêu chuẩn kỹ thuật cho thép, dải, cacbon (phần trăm tối đa 0,25), cán nguội" định nghĩa độ cứng hoàn toàn là độ cứng cấp 4, với các yêu cầu cụ thể về độ cứng và độ bền kéo cho các loại thép khác nhau.

EN 10139 "Dải thép hẹp các-bon thấp không tráng cán nguội dùng để tạo hình nguội - Điều kiện giao hàng kỹ thuật" cung cấp các thông số kỹ thuật của Châu Âu về khả năng tôi cứng hoàn toàn (CR4) với các yêu cầu về tính chất cơ học tương ứng.

Tiêu chuẩn JIS G 4051 "Thép cacbon dùng cho kết cấu máy" khác với tiêu chuẩn ASTM ở chỗ nhấn mạnh vào phạm vi độ cứng thay vì giá trị tối thiểu để xác định Độ cứng hoàn toàn, đặc biệt đối với các ứng dụng thép lò xo.

Xu hướng phát triển

Sự phát triển của thép cường độ cao tiên tiến (AHSS) đang khám phá sự kết hợp giữa quá trình làm cứng và tính dẻo do biến đổi để đạt được độ bền cấp độ cứng hoàn toàn với khả năng tạo hình được cải thiện thông qua các cấu trúc vi mô đa pha được kiểm soát cẩn thận.

Các công nghệ đánh giá không phá hủy sử dụng phép đo tiếng ồn Barkhausen từ tính và phép đo vận tốc siêu âm đang nổi lên như những phương pháp thân thiện với sản xuất để xác minh độ cứng hoàn toàn mà không cần thử nghiệm phá hủy.

Mô hình tính toán về hành vi làm cứng khi làm việc bằng phương pháp phần tử hữu hạn dẻo tinh thể đang nâng cao khả năng dự đoán các tính chất cứng hoàn toàn từ các thông số gia công, có khả năng cho phép kiểm soát chính xác hơn các tính chất cuối cùng thông qua lịch trình cán được tối ưu hóa.