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為什么材料的硬度測(cè)試很重要?

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2022-05-24 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

  硬度測(cè)試適用于大量材料,250多年來(lái),它一直是一種非常重要且經(jīng)常使用的測(cè)試,目前可以使用多種測(cè)試方法來(lái)確定同一試樣的不同硬度值。硬度測(cè)試*常用的試驗(yàn)是洛氏(Rockwell)、布氏(Brinell)、維氏(Vickers)和努氏(Knoop)硬度試驗(yàn)。

  每項(xiàng)測(cè)試都是通過(guò)評(píng)估和確定對(duì)球體、圓錐體或四邊錐狀金剛石壓頭的穿透阻力來(lái)測(cè)量硬度的。每次測(cè)試都會(huì)確定壓頭在特定時(shí)間段內(nèi)以預(yù)定載荷浸入材料的深度。

  雖然洛氏和布氏試驗(yàn)主要適用于金屬和陶瓷,但也可以使用ISO塑料洛氏硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(ISO2039-2)。維氏硬度測(cè)試可用于測(cè)定金屬、某些陶瓷、聚合物甚至一些生物材料的硬度。努氏測(cè)試用于測(cè)量*薄材料和較軟材料(如油漆和鍍珠寶)的硬度。

  洛氏硬度試驗(yàn)是*常用的硬度試驗(yàn)方法。這是一種基于施加荷載和產(chǎn)生的壓痕深度凈增加的測(cè)量值。換句話說(shuō),當(dāng)施加固定力(載荷)和壓頭已知時(shí),材料越硬,壓痕越小。該方法用于測(cè)試所有金屬,不包括表面條件會(huì)出現(xiàn)過(guò)度變化的情況。

  洛氏確定壓頭上的力/載荷產(chǎn)生的永久壓痕深度,例如壓頭可以是特定直徑的碳化鎢球,也可以是120°角和0.2mm**半徑的球形金剛石尖錐,通常稱為“Brale壓頭”。壓頭和試驗(yàn)載荷組合確定硬度標(biāo)度,用字母A、B和C等表示。

  選擇合適的洛氏標(biāo)尺時(shí),一般的經(jīng)驗(yàn)法則是選擇能夠確定*大載荷和壓頭組合的標(biāo)尺。這意味著需要考慮可能影響試驗(yàn)結(jié)果的條件,且不超過(guò)預(yù)定義的操作條件。這些條件包括但不限于遵守所用洛氏硬度計(jì)的硬度范圍、壓痕深度*小厚度范圍內(nèi)的試樣、靠近試樣邊緣的試驗(yàn)壓痕或其他壓痕。在這些測(cè)試參數(shù)中,還應(yīng)考慮圓柱形試樣。

  而布氏硬度是通過(guò)在特定載荷下將特定直徑的碳化鎢球體應(yīng)用于材料表面,并由光學(xué)測(cè)量試驗(yàn)后殘余壓痕的直徑來(lái)確定的。布氏硬度試驗(yàn)通常用于測(cè)試結(jié)構(gòu)*其粗糙的材料,或當(dāng)表面過(guò)于粗糙無(wú)法使用其他測(cè)試方法(如鑄件和鍛件)測(cè)試的材料。

  布氏試驗(yàn)通常使用直徑為10mm的壓頭施加非常高的試驗(yàn)載荷(3000kgf),當(dāng)樣品厚度不支持布氏硬度的較重載荷時(shí),可以使用較輕的載荷/球徑組合。布氏硬度值的計(jì)算方法是將使用的載荷(單位為千克)除以壓痕的實(shí)際表面積(單位為平方毫米)。

  維氏和努氏硬度試驗(yàn)方法,也稱為顯微硬度試驗(yàn)方法,由于施加的載荷較輕,通常用于小零件、微觀結(jié)構(gòu)、薄片、斷裂試驗(yàn)、焊接熱影響區(qū)域或外殼深度工作。盡管維氏和努氏試驗(yàn)完全不同于壓頭設(shè)計(jì)和測(cè)量壓痕的方式,但它們都采用了相同的試驗(yàn)方法,并且經(jīng)常使用相同的硬度計(jì)進(jìn)行。

  它對(duì)于在廣泛的材料范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試非常有用,但測(cè)試樣品必須盡可能地拋光,以便于測(cè)量以微米為單位的壓痕尺寸。盡管“宏觀”維氏載荷的范圍可達(dá)120kg或更大,但是通常努氏或維氏試驗(yàn)的載荷非常輕,從1gm到1kgf不等。

  維氏試驗(yàn)方法中的樣品表面承受由四邊錐體金剛石壓頭施加的預(yù)定義載荷。這提供了一個(gè)稱為停留時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間長(zhǎng)度。在顯微鏡下測(cè)量產(chǎn)生壓痕的對(duì)角線,然后確定維氏硬度值。

  努氏硬度測(cè)試不同于維氏硬度測(cè)試,兩個(gè)四邊形金剛石壓頭長(zhǎng)度有所加長(zhǎng),并且僅應(yīng)用拉長(zhǎng)壓痕的尺寸來(lái)確定努氏硬度值。該設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)所有類型的硬度測(cè)試,以*小的滲透量測(cè)試較軟材料的硬度。

  該測(cè)試用于*嚴(yán)格的質(zhì)量控制應(yīng)用,這包括檢查承受*端壓力的焊縫和制造操作中使用的重型機(jī)械。基本上,使用的試驗(yàn)方法取決于材料類型和預(yù)期硬度。

  

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