Độ cứng của kim loại là gì? Bảng thang đo chi tiết nhất

Nhiều người lầm tưởng vonfram là kim loại cứng nhất hành tinh. Nhưng không, nó chỉ là á quân, còn vương miện lại trao cho kim loại khác. Hãy cùng Tổng kho máy móc Yên Phát tìm hiểu về bảng độ cứng của kim loại để biết đâu là kim loại cứng nhất hiện nay nhé.

1. Độ cứng của kim loại là gì?

Độ cứng của kim loại là đặc tính của kim loại mô tả mức độ vật liệu chống lại biến dạng dẻo vĩnh viễn. 

Độ cứng được sử dụng trong nhiều ứng dụng thiết kế kỹ thuật. Tính chất này rất cần thiết vì liên quan trực tiếp đến hiệu suất, tính phù hợp của vật liệu. 

Vậy nên, các kim loại sẽ được tính toán về độ cứng trước khi dùng thực nghiệm. Chỉ số này được đo đạc kỹ càng trong phòng thí nghiệm chuyên môn.

Lưu ý, độ cứng kim loại không phải là đặc tính. Nó là kết quả từ việc đo lường, xác định các tính chất của vật liệu đó.

Không ít người cho rằng tất cả kim loại đều cứng. Nhưng có 1 số kim loại kỳ lạ như thủy ngân - là chất lỏng ở nhiệt độ phòng, thậm chí không có giá trị độ cứng. Hay kim loại natri dễ dàng bị cắt bằng dao.

2. Độ cứng kim loại biểu thị điều gì? 

• Độ cứng của các kim loại chỉ thể hiện tính chất bề mặt chứ không nói lên tính chất chung của cả vật liệu.

• Với các vật liệu đồng nhất, chỉ số độ cứng, khả năng cắt và độ bền có tác động đến nhau. Độ cứng cao tỉ lệ nghịch với giới hạn bền cao và khả năng cắt. Từ đó khó tạo hình sản phẩm.

3. Phân loại độ cứng của kim loại

Khi phân loại độ cứng kim loại theo thang đo, có 1 số thang đo độ cứng kim loại phổ biến như sau:

• Thang đo Mohs: thường dùng cho các loại khoáng vật. Mohs đặc trưng với khả năng chống trầy xước của các khoáng vật. Vết xước nhỏ nếu độ cứng khoáng vật cao và ngược lại.

• Thang đo Brinell: là thang đo đầu tiên, được dùng nhiều trong cơ khí & luyện kim. Độ cứng được đo bằng biện pháp ấn lõm. 1 lực P ép vuông góc lên viên bi Φ D trên mặt vật liệu trong một thời gian sẽ tạo nên vết lõm. Vết lõm được tính toán để cho ra độ cứng.
• Thang đo Rockwell: cũng đo độ cứng nhờ ấn lõm. Tuy nhiên, sẽ ấn lõm 2 lần lên bề mặt mẫu thử. Độ lún chênh lệch giữa 2 lần ấn lực sẽ dùng tính toán độ cứng vật liệu.
• Thang đo Vickers: gần giống với thang đo Brinell, nhưng chuẩn hơn.
• Độ cứng Leeb: đo độ cứng dựa vào kiểu bật nẩy của bi đo. Phù hợp để kiểm tra các mẫu thử lớn >1kg. 
• Thang đo Knoop: dùng để đo tế vi, để test độ cứng của kim loại dễ vỡ hay tấm mỏng vì chỉ tạo ra 1 vết lõm nhỏ.

4. Bảng xếp hạng độ cứng kim loại từ Thấp > Cao

Để có cái nhìn tổng quan nhất, hãy tham khảo bảng độ cứng kim loại của một số kim loại phổ biến sau đây. 

5. Điểm danh top 5 kim loại cứng nhất hành tinh

5.1 Crom (Cr)

Theo thang đo Mohs, Crom có độ cứng tận 8.5, là quán quân về độ cứng trong giới kim loại. Nó có ký hiệu hóa học là Cr, nổi bật với màu xám sáng bóng. 

Crom được dùng để chế tạo hợp kim thép không gỉ nhờ ​​đặc tính chống ăn mòn và độ cứng siêu cao. Nhiệt nóng chảy của Crom là 1907°C.

5.2 Vonfram (W)

Đây là kim loại trắng xám sáng bóng có áp suất hơi thấp nhất. Nó nổi bật với điểm nóng chảy cao nhất hành tinh lên đến 3410°C và điểm sôi ở 5530°C. Vì vậy, được sử dụng trong sản xuất bóng đèn.

Kim loại này còn có độ bền kéo cao nhất tại 1650°C, Ký hiệu hóa học là W.

5.3 Osmium (Os)

Osmium có ký hiệu là Os, số nguyên tử là 76. Độ cứng trên bảng Mohs là 7.0. Điểm nóng chảy của nó cũng cực cao là 3033°C. 

Kim kim loại này có màu trắng xanh rực rỡ. Số nguyên tử là 76, sử dụng nhiều để làm đầu bút, các dụng cụ y tế,...

5.4 Titanium (Ti)

Titanium là một kim loại màu bạc, sáng bóng. Đây là nguyên tố nhiều thứ 9 ở lớp vỏ Trái đất.

Vật liệu này nổi bật với mật độ thấp nhưng độ bền cao. Titan có 1 đặc tính rất hữu ích là tỷ lệ độ bền/ mật độ. Nó cứng hơn thép nhưng ít đặc hơn. 

Ngưỡng nóng chảy và ngưỡng sôi của kim loại titan lần lượt là 1668°C và 3287°C. Kim loại này thường được dùng để tạo hợp kim bền nhẹ cho hàng không vũ trụ.

5.5 Sắt (Fe)

Sắt là thuộc top nguyên tố được tìm thấy nhiều nhất trên trái đất.

Đặc biệt, sắt là thành phần chủ đạo trong hợp kim thép. Sắt có tính ăn mòn trong tự nhiên, vì vậy thép là hợp kim quan trọng của nó.

Sắt nằm trong top những kim loại cứng nhất trên thế giới, ngưỡng nóng chảy là 1538°C.

Trên đây là tổng hợp những thông tin của Yenphat.vn về độ cứng của kim loại. Thông số này quyết định đến độ bền, khả năng hoạt động,... của thiết bị nên người dùng cần lưu ý nhé.