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        技術常識

        硬度的概念和硬度測量

        來源:時代集團 發布日期:2020-05-07 08:49:40

         

        硬度測量


        硬度測量的應用:硬度測量具有簡便、快捷;不破壞試樣(非破壞性試驗);硬度能綜合反映材料的強度等其他力學性能;硬度與耐磨性具有直接關系,硬度越高,耐磨性越好。所以硬度測量應用極為廣泛,常把硬度標注于圖紙上,作為零件檢驗、驗收的主要依據。


        測量方法:可采用壓入法、加彈法、劃痕法等測量方法。生產中常用壓入法(有布氏硬度法、洛氏硬度法、維氏硬度法等)。

         

        1 )布氏硬度: HBBrinell-hardness )HBS 、 HBW


        布氏硬度測量原理:采用直徑為 D 的球形壓頭,以相應的試驗力 F 壓入材料的表面,經規定保持時間后卸除試驗力,用讀數顯微鏡測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。實際測量可通過測出 d 值后查表獲得硬度值。
        HBS
        HBW = F/S = 2F/ π D[D - (D2-d2)1/2]
        HBS ——表示用淬火鋼球壓頭測量的布氏硬度值。適用范圍:小于 450 ;
        HBW ——表示用硬質合金壓頭測量的布氏硬度值。適用范圍: 450~650

         

        布氏硬度的測量原理
        布氏硬度表示方法:符號 HBSHBW 之前的數字表示硬度值,符號后面的數字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。如 :120HBS10/1000/30 表示直徑為 10mm 的鋼球在 1000kgf9.807kN )載荷作用下保持 30s 測得的布氏硬度值為 120 。
        布氏硬度特點:優點:測量數值穩定,準確,能較真實地反映材料的平均硬度;缺點:壓痕較大,操作慢,不適用批量生產的成品件和薄形件。
        布氏硬度測量范圍:用于原材料與半成品硬度測量,可用于測量鑄鐵;非鐵金屬(有色金屬)、硬度較低的鋼(如退火、正火、調質處理的鋼)。

         

        2 )洛氏硬度: HRRockwll hardnes


        洛氏硬度測量原理:用金剛石圓錐或淬火鋼球壓頭,在試驗壓力 F 的作用下,將壓頭壓入材料表面,保持規定時間后,去除主試驗力,保持初始試驗力,用殘余壓痕深度增量計算硬度值,實際測量時,可通過試驗機的表盤直接讀出洛氏硬度的數值。
        HR = K - h/0.002
        ; K ——常數,金剛石壓頭取值 100 ,球形壓頭取值 130 。

        洛氏硬度測量原理
        洛氏硬度測量條件:洛氏硬度可以測量從軟到硬較大范圍的硬度值,根據被測對象硬度值大小不同,可用不同的壓頭和試驗力,如下表。


        常用洛氏硬度的試驗條件和應用范圍

        硬度符號

        壓頭類型

        總試驗力 F/N kgf

        硬度范圍

        應用舉例

        HRA

        120o 金剛石圓錐

        588.4(60)

        20~88

        硬質合金、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、調質鋼、深層表面硬化鋼

         

        洛氏硬度特點:優點:測量迅速、簡便、壓痕小、硬度測量范圍大;缺點:數據準確性、穩定性、重復性不如布氏硬度。
        洛氏硬度測量范圍:可用于成品和薄件,但不宜測量組織粗大不均勻的材料(如上表所示)。

         

        3 )維氏硬度: HVdiamond penetrator hardness


        維氏硬度測量原理:與布氏硬度相似。采用相對面夾角為 136o 金剛石正四棱錐壓頭,以規定的試驗力 F 壓入材料的表面,保持規定時間后卸除試驗力,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。

        維氏硬度測量原理
        維氏硬度特點:測量范圍大,可測量硬度為 10~1000HV 范圍的材料;量壓痕小。
        維氏硬度應用:可測量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。

        * 上述各種硬度測量法,相互間沒有理論換算關系,故試驗結果不能直接進行比較,應查閱硬度換算表進行比較。

        * 各種硬度的換算經驗公式:硬度在 200~600HBS 時 : 1HRC 相當于 10HBS ;硬度小于 450HBS 時: 1HBS 相當于 1HV

        * 利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度:根據布氏硬度和洛氏硬度換算表,可歸納出一個計算簡單且容易記住的經驗公式: HRC =479-100D/4 ,其中 D 為Φ 10mm 鋼球壓頭在 30KN 壓力下壓在工件上的壓痕直徑測量值。該公式計算出的值與換算值的誤差在 0.5 -1 范圍內,該公式在現場用起來十分方便,您不妨試一試。

         

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