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金屬材料測試面面觀:硬度檢測

作者:百檢網(wǎng) 時間:2021-09-28 來源:互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時間:2020-07-27 熱度:

  硬度是評定金屬材料力學性能*常用的指標之一。硬度的實質(zhì)是材料抵抗另一較硬材料壓入的能力。
  硬度檢測是評價金屬力學性能*迅速、*經(jīng)濟、*簡單的一種試驗方法。今天百檢網(wǎng)小編就帶大家一起了解一下金屬材料的硬度測試。
  金屬硬度檢測主要有兩類試驗方法。一類是靜態(tài)試驗方法,這類方法試驗力的施加是緩慢而無沖擊的,方法包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏等。
  其中布、洛、維三種試驗方法是應用*廣的,它們是金屬硬度檢測的主要試驗方法。另一類試驗方法是動態(tài)試驗法,這類方法試驗力的施加是動態(tài)的和沖擊性的。
  這里包括肖氏和里氏硬度試驗法。動態(tài)試驗法主要用于大型的,不可移動工件的硬度檢測。
  下面介紹幾種常用的硬度指標:布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
  一、布氏硬度

  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)。原理詳見下圖:

  布氏硬度試驗范圍上限為650HBW。布氏硬度的符號及表示方法:HBS或HBW之前的數(shù)字為硬度值,HBS表示壓頭為淬硬鋼球,用于測定布氏硬度值在450以下的材料,如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。
  HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金,用于測定布氏硬度值在650以下的樹料。后面按順序用數(shù)字表示試驗條件:
 ?、賶侯^的球體直徑;
 ?、谠囼炤d荷;
 ?、墼囼炤d荷保持的時間(10~15s不標注)。
  例如170HBS10/1000/30表示用直徑10mm的鋼球,在9807N(1000kgf)的試驗載荷作用下,保持30s時測得的布氏硬度值為170。
  530HBW5/750表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球,在7355N(750kgf)的試驗載荷作用下,保持10~15s時測得的布氏硬度值為530。
  優(yōu)點:由于鋼球直徑較大,在金屬表面上留下的壓痕也較大,故測得的硬度值比較準確。布氏硬度值和抗拉強度之間有一定的關系,因此可按布氏硬度值近似確定金屬材料的抗拉強度。
  如被試金屬硬度過高,將影響硬度值的準確性,所以布氏硬度試驗一般適于測定布氏硬度值小于650的金屬材料。
  缺點:壓痕較大,故不宜測定成品及薄片材料。
  常用測試標準:

  二、洛氏硬度

  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。原理詳見下圖:

  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*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)。
  常用測試標準:

  三、維氏硬度
  維氏硬度測定原理和方法與布氏硬度基本相同,也是根據(jù)單位壓痕表面積上所承受的載荷大小來定義硬度值。不同的是測定維氏硬度所用壓頭為金剛石制成的四方錐體,兩相對面夾角a為136,所加載荷較小。
  測定維氏硬度時,也是以一定載荷的力將壓頭壓入試樣表面,保持一定時間后卸載,試樣表面留下壓痕,如下圖所示:

  與布氏硬度一樣,維氏硬度也不標注單位。
  當載荷一定時,即可根據(jù)d值,求出HV。測定壓痕兩對角線長度的平均值后查表求HV時,注意載荷單位。
  維氏硬度的表示方法與布氏相同,例如640HV30/20前面數(shù)值為硬度值,后面數(shù)字依次為所加載荷和時間。
  根據(jù)材料的軟硬、厚薄及所測部位的特性不同,需要在不同試驗力范圍內(nèi)測定維氏硬度。詳見下圖:

  維氏硬度與布氏硬度及洛氏硬度試驗相比,維氏硬度試驗具有很多優(yōu)點。因采用壓頭為四棱錐體,當載荷改變時,壓力角恒定不變,因此,載荷可任意選擇,不存在布氏硬度試驗中載荷F與球體直徑D之間關系的約束。
  由于壓痕清晰,對角線長度計量精確可靠。此外,維氏硬度測量范圍較寬,軟硬材料都可以測試。
  維氏硬度也不存在洛氏硬度那樣不同標尺的硬度無法統(tǒng)一的問題。維氏硬度試驗的缺點是硬度測定麻煩,工作效率比洛氏硬度低,不適于成批生產(chǎn)中的常規(guī)檢驗。
  由于維氏硬度與布氏硬度的測定原理相同,在材料硬度小于450HV時,維氏硬度值與布氏硬度值大致相同。
  常用測試標準:

  百檢網(wǎng)小編的小結(jié):硬度檢測的主要目的就是測定材料的適用性,或材料為使用目的所進行的特殊硬化或軟化處理的效果。
  對于被檢測材料而言,硬度是代表著在一定壓頭和試驗力作用下所反映出的彈性、塑性、強度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。由于通過硬度試驗可以反映金屬材料在不同的化學成分、組織結(jié)構和熱處理工藝條件下性能的差異,因此硬度試驗廣泛應用于金屬性能的檢驗、監(jiān)督熱處理工藝質(zhì)量和新材料的研制。


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