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材料硬度簡述:
材料硬度簡述:
硬度測量
硬度測量的應(yīng)用:硬度測量具有簡便、快捷;不破壞試樣(非破壞性試驗(yàn));硬度能綜合反映材料的強(qiáng)度等其他力學(xué)性能;硬度與耐磨性具有直接關(guān)系,硬度越高,耐磨性越好。所以硬度測量應(yīng)用極為廣泛,常把硬度標(biāo)注于圖紙上,作為零件檢驗(yàn)、驗(yàn)收的主要依據(jù)。
測量方法:可采用壓入法、加彈法、劃痕法等測量方法。生產(chǎn)中常用壓入法(有布氏硬度法、洛氏硬度法、維氏硬度法等)。
( 1 )布氏硬度: HB ( Brinell-hardness ) ( HBS 、 HBW )
布氏硬度測量原理:采用直徑為 D 的球形壓頭,以相應(yīng)的試驗(yàn)力 F 壓入材料的表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,用讀數(shù)顯微鏡測量殘余壓痕平均直徑 d ,用球冠形壓痕單位表面積上所受的壓力表示硬度值。實(shí)際測量可通過測出 d 值后查表獲得硬度值。
HBS ( HBW ) = F/S = 2F/ π D[D - (D2-d2)1/2]
? HBS ——表示用淬火鋼球壓頭測量的布氏硬度值。適用范圍:小于 450 ;
? HBW ——表示用硬質(zhì)合金壓頭測量的布氏硬度值。適用范圍: 450~650
布氏硬度的測量原理
布氏硬度表示方法:符號 HBS 或 HBW 之前的數(shù)字表示硬度值,符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。如 :120HBS10/1000/30 表示直徑為 10mm 的鋼球在 1000kgf ( 9.807kN )載荷作用下保持 30s 測得的布氏硬度值為 120 。
布氏硬度特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):測量數(shù)值穩(wěn)定,準(zhǔn)確,能較真實(shí)地反映材料的平均硬度;缺點(diǎn):壓痕較大,操作慢,不適用批量生產(chǎn)的成品件和薄形件。
布氏硬度測量范圍:用于原材料與半成品硬度測量,可用于測量鑄鐵;非鐵金屬(有色金屬)、硬度較低的鋼(如退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼)。
( 2 )洛氏硬度: HR ( Rockwll hardnes )
洛氏硬度測量原理:用金剛石圓錐或淬火鋼球壓頭,在試驗(yàn)壓力 F 的作用下,將壓頭壓入材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后,去除主試驗(yàn)力,保持初始試驗(yàn)力,用殘余壓痕深度增量計(jì)算硬度值,實(shí)際測量時(shí),可通過試驗(yàn)機(jī)的表盤直接讀出洛氏硬度的數(shù)值。
HR = K - h/0.002 ; K ——常數(shù),金剛石壓頭取值 100 ,球形壓頭取值 130 。
洛氏硬度測量原理
洛氏硬度測量條件:洛氏硬度可以測量從軟到硬較大范圍的硬度值,根據(jù)被測對象硬度值大小不同,可用不同的壓頭和試驗(yàn)力,如下表。
常用洛氏硬度的試驗(yàn)條件和應(yīng)用范圍
硬度符號
壓頭類型
總試驗(yàn)力 F/N ( kgf )
硬度范圍
應(yīng)用舉例
HRA
120o 金剛石圓錐
588.4(60)
20~88
硬質(zhì)合金、碳化物、淺層表面硬化鋼等
HRB
φ1.588mm 淬火鋼球
980.7(100)
20~100
退火、正火鋼,鋁合金、銅合金、鑄鐵
HRC
120o 金剛石圓錐
1471(150)
20~70
淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、深層表面硬化鋼
洛氏硬度特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):測量迅速、簡便、壓痕小、硬度測量范圍大;缺點(diǎn):數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、重復(fù)性不如布氏硬度。
洛氏硬度測量范圍:可用于成品和薄件,但不宜測量組織粗大不均勻的材料(如上表所示)。
( 3 )維氏硬度: HV ( diamond penetrator hardness )
維氏硬度測量原理:與布氏硬度相似。采用相對面夾角為 136o 金剛石正四棱錐壓頭,以規(guī)定的試驗(yàn)力 F 壓入材料的表面,保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,用正四棱錐壓痕單位表面積上所受的平均壓力表示硬度值。
維氏硬度測量原理
維氏硬度特點(diǎn):測量范圍大,可測量硬度為 10~1000HV 范圍的材料;量壓痕小。
維氏硬度應(yīng)用:可測量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。
* 上述各種硬度測量法,相互間沒有理論換算關(guān)系,故試驗(yàn)結(jié)果不能直接進(jìn)行比較,應(yīng)查閱硬度換算表進(jìn)行比較。
* 各種硬度的換算經(jīng)驗(yàn)公式:硬度在 200~600HBS 時(shí) : 1HRC 相當(dāng)于 10HBS ;硬度小于 450HBS 時(shí): 1HBS 相當(dāng)于 1HV
* 利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度:根據(jù)布氏硬度和洛氏硬度換算表,可歸納出一個(gè)計(jì)算簡單且容易記住的經(jīng)驗(yàn)公式: HRC = ( 479-100D ) /4 ,其中 D 為Φ 10mm 鋼球壓頭在 30KN 壓力下壓在工件上的壓痕直徑測量值。該公式計(jì)算出的值與換算值的誤差在 0.5 ~ -1 范圍內(nèi),該公式在現(xiàn)場用起來十分方便,您不妨試一試。
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洛氏/布氏等硬度對照表和換算方法
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里氏硬度計(jì)簡述(上)
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