硬度測(cè)量
硬度測(cè)量的應(yīng)用:硬度測(cè)量具有簡(jiǎn)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(cè)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(cè)量方法:可采用壓入法、加彈法、劃痕法等測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量可通過(guò)測(cè)出d值后查表獲得硬度值。
HBS(HBW) = F/S = 2F/πD[D - (D2-d2)1/2]
HBS——表示用淬火鋼球壓頭測(cè)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(cè)量的布氏硬度值。適用范圍:450~650
布氏硬度的測(cè)量原理
布氏硬度表示方法:符號(hào)HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值,符號(hào)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(cè)得的布氏硬度值為120
布氏硬度特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):測(cè)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(cè)量范圍:用于原材料與半成品硬度測(cè)量,可用于測(cè)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(cè)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(cè)量時(shí),可通過(guò)試驗(yàn)機(jī)的表盤(pán)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(cè)量原理
洛氏硬度測(cè)量條件:洛氏硬度可以測(cè)量從軟到硬較大范圍的硬度值,根據(jù)被測(cè)對(duì)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(hào) | 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(cè)量迅速、簡(jiǎn)便、壓痕小、硬度測(cè)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(cè)量范圍:可用于成品和薄件,但不宜測(cè)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(cè)量原理:與布氏硬度相似。采用相對(duì)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(cè)量原理
維氏硬度特點(diǎn):測(cè)量范圍大,可測(cè)量硬度為10~1000HV范圍的材料;量壓痕小。
維氏硬度應(yīng)用:可測(cè)量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。
*上述各種硬度測(cè)量法,相互間沒(méi)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(jiǎn)單且容易記住的經(jīng)驗(yàn)公式:HRC =(479-100D)/4,其中D為Φ10mm鋼球壓頭在30KN壓力下壓在工件上的壓痕直徑測(cè)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(chǎng)用起來(lái)十分方便,您不妨試一試。
3、沖擊韌性測(cè)量
金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn):按GB/T229-1994進(jìn)行,采用橫截面尺寸為10mm×10mm、長(zhǎng)度為55mm,試樣的中部開(kāi)有V或U形缺口的沖擊試樣。試驗(yàn)時(shí)沖擊試樣的開(kāi)口背向擺錘的沖擊方向置于試驗(yàn)機(jī)的支架上,將試樣一次沖斷。
沖擊試驗(yàn)機(jī) 沖擊試驗(yàn)原理
沖擊吸收功的測(cè)量
沖擊吸收功AK :試樣在一次沖擊試驗(yàn)力作用下,斷裂時(shí)所吸收的功稱為沖擊吸收功,用AKV(或AKU)表示,單位為J(焦?fàn)枺?/span>
AK = mgh1 - mgh2 = mg(h1-h2)
沖擊吸收功的意義:判斷材料抵抗沖擊載荷的能力,沖擊吸收功小的材料,其脆性大,易被沖斷;沖擊吸收功對(duì)溫度敏感,可用于評(píng)定材料的冷脆傾向;沖擊及收功對(duì)組織敏感,可用于進(jìn)行冶金夾雜物和熱加工質(zhì)量的簽定
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