硬度3 w7 o6 o$ s' E- k 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。) \) M/ J/ b" i6 R$ J 早在1822年,Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级: # A) s# r: k; c4 f; L" Q 1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)萤石 5)磷灰石: j( D2 |% l7 F3 Q: z 6)正长石 7)石英8)黄玉 9)刚玉 10)金刚石 2 r/ a2 a5 _9 n+ {. C; K+ t! B 简单记忆方法:滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚。 2 v j" T$ Z$ {8 q2 M, l1 o 各级之间硬度的差异不是均等的,等级之间只表示硬度的相对大小。/ D# l2 l% Y! E) f/ s2 D; y 试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法。8 S% [1 C( u/ j* c: y 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。 5 n. T5 |8 r4 Z2 t 布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBS\HBW)(参照GB/T231-1984),生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件,以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。 0 t3 b c, v7 N9 i( p 洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种,它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小,可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。 / S+ g- C, H }, v3 W9 b 维氏硬度以HV表示(参照GB/T4340-1999),测量极薄试样。 - W2 H) D E) T6 `& W/ e 1.钢材的硬度 :金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同,! h9 v) M8 T7 n# E 常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC较为常用。" n4 B- A% C2 }! {$ k* Y& s3 t. c HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。 # w. ?! D# R0 x# u3 T2 e$ B2 t, D! R! y HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。/ G4 x' [7 ^- g' A1 { HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/ VA(冲击速度)。 ' e1 E1 }; |" A. _" T 便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。5 `3 l- C# e5 e5 ^ b 2.HB-布氏硬度:: l- S* O* j1 z8 i+ i& [ 布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。) h6 K/ W7 R0 C- G. Q: U 布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 : f( S; F3 n3 M. z; y 3.洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示: 6 y6 i6 {/ e( o/ P+ d. \ HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。1 B) s/ \$ v# @8 E3 o HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 9 u, Q& J) J, n0 v7 d HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 , f r. _2 u3 x8 |, M# a- A; a 另外: $ g" T* E/ y# g3 \ t 1.HRC含意是洛式硬度C标尺, ' K! m- D* |# z& Q, B5 g m 2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛" v5 N) Z5 K/ S2 _5 B1 { 3.HRC适用范围HRC20-67,相当于HB225-6505 C* ~, D; a2 e8 b0 Y 若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。' E0 r, _" V: Z+ S: Z 若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。b7 S6 r$ j- J7 Y3 b! s 布式硬度上限值HB650,不能高于此值。! t/ {2 F4 r( M8 n0 \; {/ g/ _ 4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。$ ] C( j7 {# I' G' b/ D7 x0 q( n 布氏硬度计之压头为淬硬钢球(HBS)或硬质合金球(HBW),试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力。 , i* `8 l9 ~( a 5.洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。 3 |- ^8 a" Y6 r 布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。) z4 b$ ?% l( D+ a& d 6.洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。)! V8 J1 h6 J, [9 I 布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。$ t9 O$ f; F' \$ [ 7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。. g% J% f3 M% }8 D+ ` 布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。9 y9 T. U l! I, R$ y! ^ 8.在一定条件下,HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为:1HRC≈1/10HB。 1 j, u' f2 F0 Z. r% D9 ]( W 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。2 O* M4 [2 Y# \- e/ W! d" C1 Z 实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。. Q2 W t; _6 x5 t. i1 M; @5 z 另外,天然水中的钙美含量也用硬度表示,我国规定的硬度是:1L水中含的钙盐,镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于10mgCaO(将MgO也换算成CaO)时,其硬度是1°。/ d8 b9 T/ t3 d/ v& X, B 水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类: + a- F, [+ i2 ], V 很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水 % c: F, l5 j5 ^0 S& @3 v 0°~4° 4°~8°8°~16° 16°~30° >30°; z" [+ B) h9 A' V& h5 Y/ w6 @2 V' G 1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+128 d# K4 ~; Q0 g7 U6 i; q+ k K- ]" M 2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15 % R# E: \9 D# Q 3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-39 [' r( p: g3 ]$ L" A4 {8 e' k) w. r 硬度测定范围:' n$ a: D) a! q1 w- t" M HS<100 1 {: G% f' k4 e& |! E* H0 T0 t" Z HB<500 8 J; B3 R) l9 ]! o# g+ } HRC<70* Q2 {1 U# W5 ]6 t% C- r' [ HV<1300! [ ~# K: Q8 ?" X( x& L( C HL里氏硬度2 _% w$ M. J% Y- u$ f 里氏硬度是以HL表示,里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马,里伯博士发明的,它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹。由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值。 |