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      硬度

      補充:0  瀏覽:28177  發(fā)布時間:2012-6-25

          材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力,是比較各種材料軟硬的指標。由于規(guī)定了不同的測試方法,所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含義不同,相互不能直接換算,但可通過試驗加以對比。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。硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產(chǎn)上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關系。
         硬度分為:①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度,方法是選一根一端硬一端軟的棒,將被測材料沿棒劃過,根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說,硬物體劃出的劃痕長,軟物體劃出的劃痕短。②壓入硬度。主要用于金屬材料,方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時間的不同,壓入硬度有多種,主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。③回跳硬度。主要用于金屬材料,方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測材料的試樣,并以試樣在沖擊過程中儲存(繼而釋放)應變能的多少(通過小錘的回跳高度測定)確定材料的硬度。
        早在1822年,F(xiàn)riedrich Mohs提出摩氏硬度計。按照他們的軟硬程度分為十級:
        1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石 6)正長石 7)石英8)黃玉 9)剛玉 10)金剛石
        簡單記憶方法:滑石方、螢磷長、石英黃玉剛金剛。
        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。
        試驗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。用硬度試驗機來試驗比較準確,是現(xiàn)代試驗硬度常用的方法。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
        硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標,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。硬度不是一個簡單的物理概念,而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。硬度試驗根據(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。
        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、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。
        洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種,它們的測量范圍和應用范圍也不同。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。壓痕較小,可測較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。
        維氏硬度以HV表示(參照GB/T4340-1999),測量極薄試樣。
      硬度分類
      洛氏硬度
        是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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)試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:
        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)。
        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)。
        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)。
      布氏硬度
        布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候,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。
        布氏硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷,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)定時間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負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)。
        測試載荷與測試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實際性能再確定。
      維氏硬度
        維氏硬度試驗方法是英國史密斯(R.L.Smith)和塞德蘭德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比,維氏硬度試驗測量范圍較寬,從較軟材料到超硬材料,幾乎涵蓋各種材料。
        維氏硬度的測定原理基本上和布氏硬度相同,也是根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來計算硬度值。所不同的是維氏硬度試驗的壓頭是金剛石的正四棱錐體。試驗時,在一定載荷的作用下,試樣表面上壓出一個四方錐形的壓痕,測量壓痕對角線長度,借以計算壓痕的表面積,載荷除以表面積的數(shù)值就是試樣的硬度值,用符號HV表示。
      里氏硬度
        里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術是由瑞士狄爾馬,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,當沖擊體上下運動時,其外圍線圈便感應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。
      肖氏硬度
        簡稱HS。表示材料硬度的一種標準。由英國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。
        應用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐,尖端上常鑲有金剛鉆。測試數(shù)值為1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度(即為碰撞前后的速度比乘以1000)
      巴氏硬度
        巴柯爾(Barcol)硬度(簡稱巴氏硬度), 最早由美國 Barber-Colman公司提出,是近代國際上廣泛采用的一種硬度門類, 一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗力作用下,壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義每壓入0.0076mm為一個巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。
      努氏硬度
        努氏硬度是作為絕對數(shù)值而測得的硬度,主要在加工方面使用該數(shù)值。一般來說,金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米
      韋氏硬度
        一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗力作用下壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義0.01mm的壓入深度為一個韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。


       

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