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硬度的概念和硬度的测量方法

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发布人:奔普仪器   浏览   次【字号 】 发布时间:2012年6月20日 打印本页

硬度的概念和硬度的测量方法

 

硬度测量
硬度
测量的应用:硬度测量具有简便、快捷;不破坏试样(非破坏性试验);硬度能综合反映材料的强度等其他力学性能;硬度与耐磨性具有直接关系,硬度越高,耐磨性越好。所以硬度测量应用极为广泛,常把硬度标注于图纸上,作为零件检验、验收的主要依据。
测量方法:可采用压入法、加弹法、划痕法等测量方法。生产中常用压入法(有布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法等)。

 

1洛氏硬度]HRRockwllhardnes
洛氏硬度测量原理:用金刚石圆锥或淬火钢球压头,在试验压力F的作用下,将压头压入材料表面,保持规定时间后,去除主试验力,保持初始试验力,用残余压痕深度增量计算硬度值,实际测量时,可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
HR = K - h/0.002
K——
常数,金刚石压头取值100,球形压头取值130

洛氏硬度测量原理
洛氏硬度测量条件:洛氏硬度可以测量从软到硬较大范围的硬度值,根据被测对象硬度值大小不同,可用不同的压头和试验力,如下表。
常用洛氏硬度的试验条件和应用范围

硬度符号

 

 

压头类型

总试验力 F/Nkgf

硬度范围

应用举例

HRA

120o金刚石圆锥

588.4(60)

20~88

硬质合金、碳化物、浅层表面硬化钢等

HRB

φ1.588mm淬火钢球

980.7(100)

20~100

退火、正火钢,铝合金、铜合金、铸铁

HRC

120o金刚石圆锥

1471(150)

20~70

淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢

 

洛氏硬度特点:优点:测量迅速、简便、压痕小、硬度测量范围大,  
                  
缺点:数据准确性、稳定性、重复性不如布氏硬度
洛氏硬度测量范围:可用于成品和薄件,但不宜测量组织粗大不均匀的材料(如上表所示)

2)布氏硬度]HBBrinell-hardness)HBSHBW
布氏硬度测量原理:采用直径为D的球形压头,以相应的试验力F压入材料的表面,经规定保持时间后卸除试验力,用读数显微镜测量残余压痕平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
HBS
HBW = F/S = 2F/πD[D - (D2-d2)1/2]
   HBS——
表示用淬火钢球压头测量的布氏硬度值。适用范围:小于450  
    HBW——
表示用硬质合金压头测量的布氏硬度值。适用范围:450~650

布氏硬度的测量原理
布氏硬度表示方法:符号HBSHBW之前的数字表示硬度值,符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。
:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf9.807kN)载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120
布氏硬度特点:优点:测量数值稳定,准确,能较真实地反映材料的平均硬度;
             
缺点:压痕较大,操作慢,不适用批量生产的成品件和薄形件
布氏硬度测量范围:用于原材料与半成品硬度测量,可用于测量铸铁;非铁金属(有色金属)、硬度较低的钢(如退火、正火、调质处理的钢)

3)维氏硬度]HVdiamondpenetratorhardness
维氏硬度测量原理:与布氏硬度相似。采用相对面夹角为136o金刚石正四棱锥压头,以规定的试验力F压入材料的表面,保持规定时间后卸除试验力,用正四棱锥压痕单位表面积上所受的平均压力表示硬度值。

维氏硬度测量原理
维氏硬度特点:测量范围大,可测量硬度为10~1000HV范围的材料;量压痕小。
维氏硬度应用:可测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。  

  *
上述各种硬度测量法,相互间没有理论换算关系,故试验结果不能直接进行比较,应查阅硬度换算表进行比较。
   *
各种硬度的换算经验公式:硬度在200~600HBS时:1HRC相当于10HBS;硬度小于450HBS时:1HBS相当于1HV
  *
利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度:根据布氏硬度和洛氏硬度换算表,可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式:HRC=479-100D/4,其中DΦ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。该公式计算出的值与换算值的误差在0.5-1范围内,该公式在现场用起来十分方便,您不妨试一试。

4)、冲击韧性测量
金属夏比缺口冲击试验:按GB/T229-1994进行,采用横截面尺寸为10mm×10mm、长度为55mm,试样的中部开有VU形缺口的冲击试样。试验时冲击试样的开口背向摆锤的冲击方向置于试验机的支架上,将试样一次冲断。
      
冲击试验机                            冲击试验原理
冲击吸收功的测量
     
冲击吸收功AK:试样在一次冲击试验力作用下,断裂时所吸收的功称为冲击吸收功,用AKV(或AKU)表示,单位为J(焦尔)。
AK = mgh1 - mgh2 = mg
h1-h2
冲击吸收功的意义:判断材料抵抗冲击载荷的能力,冲击吸收功小的材料,其脆性大,易被冲断;冲击吸收功对温度敏感,可用于评定材料的冷脆倾向;冲击及收功对组织敏感,可用于进行冶金夹杂物和热加工质量的签定

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