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硬度" U9 b/ k- u* W9 h- [' v- ~' G
材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度,。
/ u8 W$ D/ s# }0 T& Y- m 早在1822年,F(xiàn)riedrich mohs提出用10種礦物來衡量世界上最硬的和最軟的物體,,這是所謂的摩氏硬度計(jì),。按照他們的軟硬程度分為十級:. k5 \+ ~1 x. Y( ]; U8 H
1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石
# i- c: V9 x' i 6)正長石 7)石英8)黃玉 9)剛玉 10)金剛石
: S( Z' J2 t8 X0 G7 o9 S 簡單記憶方法:滑石方、螢磷長,、石英黃玉剛金剛,。
% T+ @, G5 G7 Y: Q) u S 各級之間硬度的差異不是均等的,等級之間只表示硬度的相對大小,。# @7 C$ v, U( X( g8 I7 s/ i6 ~$ p
試驗(yàn)鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦,,由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法這種方法不太科學(xué),。用硬度試驗(yàn)機(jī)來試驗(yàn)比較準(zhǔn)確,,是現(xiàn)代試驗(yàn)硬度常用的方法。常用的硬度測定方法有布氏硬度,、洛氏硬度和維氏硬度等測試方法,。
$ y* b, D4 L, |* }9 x$ x$ d6 K 硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo),它既可理解為是材料抵抗彈性變形,、塑性變形或破壞的能力,,也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。硬度不是一個(gè)簡單的物理概念,,而是材料彈性,、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo),。硬度試驗(yàn)根據(jù)其測試方法的不同可分為靜壓法(如布氏硬度,、洛氏硬度、維氏硬度等),、劃痕法(如莫氏硬度),、回跳法(如肖氏硬度)及顯微硬度、高溫硬度等多種方法,。
! _8 }- v! M. a) y, S, a9 Q 布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBS\HBW)(參照GB/T231-1984),,生產(chǎn)中常用布氏硬度法測定經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼件,以及鑄鐵,、有色金屬,、低合金結(jié)構(gòu)鋼等毛胚或半成品的硬度。3 t. J6 ^, _. r5 t2 o
洛氏硬度可分為HRA,、HRB,、HRC、HRD四種,,它們的測量范圍和應(yīng)用范圍也不同,。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。壓痕較小,,可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度,。
" i* G) P: ~4 l 維氏硬度以HV表示(參照GB/T4340-1999),測量極薄試樣,。6 N# c9 @' B& r0 G( n \: U
1.鋼材的硬度 :金屬硬度(Hardness)的代號為H,。按硬度試驗(yàn)方法的不同,
! v% ~1 b d3 m, _* J' u 常規(guī)表示有布氏(HB),、洛氏(HRC),、維氏(HV)、里氏(HL)硬度等,,其中以HB及HRC較為常用,。
) z6 n j! H2 S0 Z0 y# n HB應(yīng)用范圍較廣,HRC適用于表面高硬度材料,,如熱處理硬度等,。兩者區(qū)別在于硬度計(jì)之測頭不同,布氏硬度計(jì)之測頭為鋼球,,而洛氏硬度計(jì)之測頭為金剛石,。 ) q+ ]( z% }& \9 o8 P
HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,,即為維氏硬度值(HV)。 $ e6 n* G' ]2 ?' E: V- n$ N
HL手提式硬度計(jì),,測量方便,,利用沖擊球頭沖擊硬度表面后,產(chǎn)生彈跳,;利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計(jì)算硬度,,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回彈速度)/ VA(沖擊速度)。
% t( v* k% j0 P/ v+ ~ 便攜式里氏硬度計(jì)用里氏(HL)測量后可以轉(zhuǎn)化為:布氏(HB),、洛氏(HRC),、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度,�,;蛴美锸显碇苯佑貌际希℉B)、洛氏(HRC),、維氏(HV),、里氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值,。 ) O5 V. S3 V' x
2.HB-布氏硬度: - E% n- r+ L0 F
布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時(shí)候,,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵,。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料,,如熱處理后的硬度等等。 4 |8 G( n& Q m9 d0 l* p
布式硬度(HB)是以一定大小的試驗(yàn)載荷,,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面,,保持規(guī)定時(shí)間,然后卸荷,,測量被測表面壓痕直徑,。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,,保持一段時(shí)間,,去載后,負(fù)荷與其壓痕面積之比值,,即為布氏硬度值(HB),,單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。
6 ^1 O2 e$ b4 h) a( b 3.洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標(biāo),。以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位,。當(dāng)HB>450或者試樣過小時(shí),不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量,。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59,、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,,由壓痕的深度求出材料的硬度,。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同,分三種不同的標(biāo)度來表示: ' K! _0 t) O& O" K+ g9 r% P: x* o5 e1 [
HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,,用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等),。
+ U/ f8 ~" P- L" z HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,,用于硬度較低的材料(如退火鋼,、鑄鐵等),。 1 ]" o; d+ ^% x
HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等),。 # { w* D# i/ x4 j) S7 V
另外: % g0 F* b) _& ^, t
1.HRC含意是洛式硬度C標(biāo)尺,,
, X0 k3 _3 R# W 2.HRC和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛 0 w+ D7 f; n4 k% L' b
3.HRC適用范圍HRC20-67,相當(dāng)于HB225-650
4 P; u& {: t5 B ^+ w% J% o4 Q 若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA,。
8 t: I4 K2 ^- F& W. I8 u3 b 若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB,。 . _3 W. Y' D9 b+ c) n* C& b( _8 F
布式硬度上限值HB650,不能高于此值,。 " N, k0 E# M& h# e( k) c
4.洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐,,試驗(yàn)載荷為一確定值,中國標(biāo)準(zhǔn)是150公斤力,。
$ {0 M# C' A! l' h: ~ 布氏硬度計(jì)之壓頭為淬硬鋼球(HBS)或硬質(zhì)合金球(HBW),,試驗(yàn)載荷隨球直徑不同而不同,從3000到31.25公斤力,。
, J2 k1 o$ S4 d* V# P 5.洛式硬度壓痕很小,,測量值有局部性,須測數(shù)點(diǎn)求平均值,,適用成品和薄片,,歸于無損檢測一類。
- b ?: n" @) i& I8 W- z 布式硬度壓痕較大,,測量值準(zhǔn),,不適用成品和薄片,一般不歸于無損檢測一類,。 - a! J! I2 v# S! F' s" c
6.洛式硬度的硬度值是一無名數(shù),,沒有單位。(因此習(xí)慣稱洛式硬度為多少度是不正確的,。) " |5 I/ S0 ^) G- Q
布式硬度的硬度值有單位,,且和抗拉強(qiáng)度有一定的近似關(guān)系。 |3 f2 w$ V% n! \' G
7.洛式硬度直接在表盤上顯示,、也可以數(shù)字顯示,,操作方便,快捷直觀,,適用于大量生產(chǎn)中,。 " V6 }/ [0 `0 g' [: Q8 q4 t& `
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然后查表或計(jì)算,,操作較繁瑣,。 1 z: F4 [ z5 `7 t5 W
8.在一定條件下,HB與HRC可以查表互換,。其心算公式可大概記為:1HRC≈1/10HB,。
' U* i' q. ] [- R5 I 硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡單易行的一種試驗(yàn)方法,。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn),生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系,。
3 G6 Q3 J2 A7 R, u+ s- n1 H 實(shí)踐證明,,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系,。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強(qiáng)度越高,,塑性變形抗力越高,,硬度值也就越高。
0 ?7 r' A" }0 v2 C% U 另外,,天然水中的鈣美含量也用硬度表示,,我國規(guī)定的硬度是:1L水中含的鈣鹽,鎂鹽折合成CaO和MgO的總量相當(dāng)于10mgCaO(將MgO也換算成CaO)時(shí),,其硬度是1°,。! F; W8 M6 ?' U. t' k* V+ m
水的硬度是水質(zhì)的重要指標(biāo),通常分為五類:
* A# ]- i3 X* T. f* _; w' A" S 很軟水 軟水 中硬水 硬水 很硬水2 n6 K" ^% |7 |9 u, J* S
0°~4° 4°~8°8°~16° 16°~30° >30°3 l( b# w/ l# P0 ]
1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
6 c* b* d( ^- L, K 2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15 ! @$ }6 `% P1 D7 @* L5 ?' h
3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
0 Q1 v( b v9 q/ _ 硬度測定范圍:
: b* \$ l7 w7 Z7 x; U HS<100
. B. m, q; C& S; z HB<500
' F; j# Q. s6 ~% p HRC<70
, Y! k) S* |; D& N HV<1300
/ \# B& ~' P q HL里氏硬度% M+ x& n! N" v1 d0 L" N
里氏硬度是以HL表示,,里氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬,,里伯博士發(fā)明的,它是用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體,,在一定力的作用下沖擊試件表面,,然后反彈。由于材料硬度不同,,撞擊后的反彈速度也不同,。在沖擊裝置上安裝有永磁材料,當(dāng)沖擊體上下運(yùn)動(dòng)時(shí),,其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號,,再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。 |
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