Độ cứng là thước đo khả năng chống biến dạng của vật liệu, đặc biệt là do mài mòn hoặc vết lõm. Trục rèn bằng thép hợp kim với giá trị độ cứng cao hơn thường có khả năng chống mài mòn và hư hỏng bề mặt cao hơn vì vật liệu ít bị trầy xước, khoét hoặc mất vật liệu trong quá trình vận hành. Ví dụ, trong các ứng dụng như máy bơm công nghiệp, hệ thống truyền động và thiết bị khai thác mỏ, các trục chịu ma sát và tương tác liên tục với các bộ phận khác. Mức độ cứng cao hơn của thép hợp kim giúp giảm tỷ lệ hao hụt vật liệu trên bề mặt trục, điều này góp phần trực tiếp vào việc duy trì hiệu suất của trục trong thời gian sử dụng kéo dài. Khả năng chống mài mòn tăng lên này đặc biệt quan trọng trong môi trường chịu tải cao và ma sát cao, nơi các bộ phận tiếp xúc liên tục với các bề mặt hoặc vật liệu khác có thể gây mài mòn. Ví dụ, trong trục bánh răng và trục truyền động, nơi có lực ma sát lớn, thép cứng giúp giảm thiểu mài mòn, ngăn ngừa hỏng hóc sớm và duy trì tính toàn vẹn của trục trong suốt thời gian sử dụng.
Độ cứng của thép hợp kim cũng góp phần vào khả năng chống mỏi hoặc khả năng chịu được các chu kỳ tải và dỡ tải lặp đi lặp lại mà không bị hỏng. Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, trục phải chịu lực động gây ra ứng suất theo chu kỳ, chẳng hạn như trong các bộ phận của hệ thống truyền động ô tô hoặc máy móc hạng nặng. Thép hợp kim cứng hơn có khả năng chống hình thành vết nứt vi mô tốt hơn dưới tác dụng của ứng suất tuần hoàn vì chúng duy trì tính toàn vẹn bề mặt theo thời gian, ngăn chặn sự hình thành và lan truyền của các vết nứt mỏi. Kết quả là, trục có mức độ cứng cao hơn thể hiện khả năng chống hư hỏng tốt hơn dưới tải trọng cơ học dao động, dẫn đến tuổi thọ kéo dài. Ví dụ, trong trục khuỷu hoặc trục được sử dụng trong động cơ ô tô, nơi các bộ phận liên tục trải qua các chuyển động chịu tải lặp đi lặp lại, độ cứng đảm bảo rằng trục vẫn bền, chống lại cả lực kéo và lực nén qua hàng triệu chu kỳ.
Khi trục chịu tải quá mức, vật liệu mềm hơn có thể bị biến dạng dẻo, trong đó vật liệu thay đổi hình dạng vĩnh viễn. Mức độ cứng cao hơn làm cho thép hợp kim có khả năng chống lại các biến dạng như vậy tốt hơn. Trong các ứng dụng như máy xây dựng hoặc thiết bị dầu khí, nơi trục có thể chịu tác động hoặc mô-men xoắn cao, thép hợp kim cứng giúp duy trì sự ổn định về kích thước và ngăn trục bị cong vênh khi chịu áp lực lớn. Khả năng chống biến dạng này đảm bảo trục duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc, giảm khả năng hỏng hóc và kéo dài tuổi thọ hoạt động của trục.
Trong các ứng dụng điều khiển chính xác, chẳng hạn như thiết bị gia công kim loại hoặc các bộ phận hàng không vũ trụ, khả năng duy trì kích thước và dung sai nhất quán là điều cần thiết. Trục được rèn cứng hơn chống lại sự thay đổi kích thước dần dần xảy ra do mài mòn và biến dạng. Điều này đặc biệt quan trọng trong máy móc quay, nơi mà việc căn chỉnh sai hoặc cong vênh có thể dẫn đến hiệu suất kém, tăng độ rung và chi phí bảo trì cao hơn. Bằng cách duy trì hình dạng và độ chính xác theo thời gian, các trục cứng hơn góp phần vận hành máy móc chính xác và đáng tin cậy hơn, từ đó giảm thời gian ngừng hoạt động và nhu cầu thay thế thường xuyên.
Mặc dù độ cứng chủ yếu cải thiện khả năng chống mài mòn và mỏi nhưng nó cũng có thể có tác động gián tiếp đến khả năng chống ăn mòn. Trong nhiều trường hợp, vật liệu cứng hơn có xu hướng chống ăn mòn mài mòn cao hơn vì bề mặt ít có khả năng bị mài mòn và khiến vật liệu mới tiếp xúc với các tác nhân ăn mòn. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là chỉ riêng độ cứng không ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống ăn mòn của thép hợp kim - các yếu tố khác như nguyên tố hợp kim (ví dụ: crom, niken) và xử lý bề mặt (ví dụ: lớp phủ) cũng đóng một vai trò. Điều đó có nghĩa là, bề mặt cứng hơn có thể chịu được mài mòn vật lý do môi trường ăn mòn gây ra tốt hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng có vật liệu mài mòn hoặc hóa chất khắc nghiệt, chẳng hạn như trong thiết bị xử lý hóa chất hoặc ứng dụng hàng hải.
