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[技术交流] 新品硬度计的硬度计分类以及原理

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    发表于 2017-9-27 15:03:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
    新品硬度计的硬度计分类以及原理
    $ S/ P' R3 q/ Z) P; V8 I* B  金属硬度测量最早由雷奥姆尔提出硬度定义:表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好
    - b, g" b$ g9 A! L  硬度计分类:' c2 j; O. E+ P. Q+ w3 E
      一、根据繁简程度:简单硬度测量计、复杂硬度测量计
    ! c3 \9 Q1 A$ K; H  二、根据所测硬度单位:洛氏硬度计维氏硬度计、显微硬度计、布氏硬度计邵氏硬度计巴氏硬度计里氏硬度计韦氏硬度计肖氏硬度计、布洛维硬度
    0 ^% f" E" @' ?/ P- j$ z& N# {7 u: n  三、根据使用方式:便携式硬度计、台式硬度计
    ; e* c: q9 _9 z# l; p, ?4 ~, ]/ f  各硬度计用途:$ {; B9 u! u9 @- i6 W
      洛氏硬度计用于铸铁等工件的洛氏硬度值测量, ?8 D2 A1 h+ F8 Q3 m' p. F
     OU2200里氏硬度计4 n6 F! m9 b. q# c
     OU2200里氏硬度计) b8 J. U% F* B% a9 _, R, j& h
      维氏硬度计用于较薄工件的维氏硬度值测量
    / c) ^7 Y' F$ @( |  布氏硬度计用于硬度较高的工件布氏硬度值测量# Q  E' [" u) f
      里氏硬度计是便携式硬度计,用于不宜拆卸或较大产品的硬度值测量8 x6 a# j) \( g6 p; ]
      邵氏硬度计用于橡胶类产品邵氏硬度值测量) Q  X. W  _2 I! X3 p7 O/ x+ s
      韦氏硬度计用于铝合金类产品韦氏硬度值测量
    # B+ X- L, A; W6 ?7 |, s  巴氏硬度计用于玻璃钢类产品巴氏硬度值测量
    ) k2 o( w3 J3 L& C9 @  万能硬度计用于多种硬度标尺下的硬度值测量
    ; ^) m9 Q" m- i. y  显微硬度计是维氏硬度计的一种,用于很薄的工件的维氏硬度值测量
    2 L; K. Z' H  ~  肖氏硬度计用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值1 Q, I( U5 J8 t) Q! C% f. c
      布洛维硬度计用于黑色金属、有色金属、硬质合金、渗碳层和化学处理层的硬度确定6 J( Z* d, J' t
      硬度规定:HS<100、HB<500、HRC<70、HV<1300 、HRA (80~88)、HRB (85~95)、HRC (20~70)
    . N+ ~1 f/ @/ a( V* G" ~  洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准,称为标尺A、标尺B、标尺C。
    ( C" x7 M6 d9 s  洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一,三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf),最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是金刚石压头,然后加压至588.4N(合60kgf);标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7N(合100kgf);而标尺C使用与标尺A相同的金刚石为压头,但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料,而标尺C适用较硬的材料。3 c) Q# S. J' m3 h: f0 F
      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。但各种材料的换算关系并不一致。
    ( \8 X6 K- V* Y& x* L3 r3 D' z  硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。1 u3 n: F: ?6 T% R% b" w$ I" k. m2 t
      1.布氏硬度(HB)2 t- O" P( b/ _+ p
      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)。* @- R+ h9 R: l1 d+ n& D
      2.洛氏硬度(HR)
    1 Q# x$ ]) L2 c; }* c- [& Q7 W  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:
    : l. z" g& y+ Y* R+ X  HRA:是采用60kg载荷和金刚石压头押入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
    . `: o8 s0 }1 {; J  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)。
    ; ~4 M: I1 T" T3 q) L7 `5 M  HRC:是采用150kg载荷和金刚石压头押入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
    8 H) g/ L) m# E  3 维氏硬度(HV)# P% k3 f  e9 H7 D
      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HV值(kgf/mm2)。
    , l0 C) F4 A' v! w0 S) W7 X  HK=139.54?P/L2。式中:HK-努氏硬度,Mpa-荷重,kg;L-凹坑对角线长度,mm。我国和欧洲各国采用维氏硬度,美国则采用努普硬度。兆帕(MPa)是显微硬度的法定计量单位,而kg/mm2是以前常用的硬度计算单位。它们之间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa。: I6 A! j# q6 o+ k; C
      4.韦氏硬度计(HW): o$ Z- k) d" _: Z' R  r9 x0 l
      原理:HW=20-L/0.01,其中L为压入试样的深度,适用于铝合金硬度的现场快速方便的无损检测和质量控制。
      \4 g! ?. P& H6 v5 X, n# l  测试迅速,简便,一卡即可,硬度值可以直接读出,符合中国有色标准YS/T420和美国标准ASTM B647,是标准YS/T420推荐的两种仪器之一。
    * @1 z' j& C- {2 ]0 H8 S5 T' O: X  原理: {6 d  A( B# }8 x1 S8 M! Z
      硬度计的种类很多,最常用的洛氏、布氏、维氏和显微硬度测试法。洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大,材料越软;压入的浓度越小,材料越硬。表示了洛氏硬度的测量原理。布氏硬度测试法二,布氏硬度的测量原理选择一事实上的载荷P,把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间,然后卸去载荷,测量钢球在试样表面压出的压痕直径d,计算出压痕面积,算出载荷P与压痕面积的比值,这个比值所表示的硬度就是布氏硬度,用符号HB表示。2 r4 e( S4 q8 T/ c4 u" S. [$ y
      1.根据试件材料选择合适的压头和载荷。
    , p/ V7 K$ X% V4 u6 q" V  硬度计" m! L5 Z1 V/ L, y# @% w1 ?
      2.加预载。
    8 q5 u' S: y4 R- b9 a  3.加主载并保持一定的时间。1 V  u' d/ }" v$ h7 J
      4.卸载。
    / E% Y7 S8 N! b$ A& s" U  5.将试样取下,用带刻度的低倍放大镜测压痕直径d。# ], V* ^& u9 J4 j) `; m: z
      6.查<压痕直径与布氏硬度对照表>得到布氏硬度值。7 v/ Z$ Z1 q& D, N
      布氏硬度的表示方法是若用Φ10mm钢球,在3000kg载荷下保持10s,测得的布氏硬度值表示为字母HB加上所测得的硬度值,例如HB400。在其他试验条件下,在HB后面要注明钢球直径、载荷大小及保载时间,例如:HB2.5/187.5/10=200表示用Φ2.5mm的钢球在187.5kg载荷下保持10s测得的布氏硬度为200。布氏硬度测试中还应注意以下几个问题,即试验压痕直径的范围应为0.25D<0.6D,否则测量结果无效;由于压痕周围存在变形硬化现象(可达2~3倍的压痕直径),所以要求相邻两个硬度点的距离≥4D,软材料≥6D,试件厚度不小于压痕深度的10倍,压痕离试件边缘的距离应不小于压痕直径。布氏硬度的优点是其硬度代表性全面,因压痕面积较大,能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能,而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料;试验数据稳定,数据重复性强,此外,布氏硬度值和抗拉强度σb间存在一定换算关系。维氏硬度的测量原理基本上和布氏硬度相同,所不同的是用金刚石正四棱锥压头。正四棱锥两对面的夹角为136°,底面为正方形,如图14-6所示。维氏硬度所用的载荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等,负载的选择主要取决于试件的厚度。显微硬度的测量原理与维氏硬度一样,也是用压痕单位面积上所承受的载荷来表示的。只是试样需要抛光腐蚀制成金相显微试样,以便测量显微组织中各相的硬度。显微硬度一般用HM表示。工协作显微硬度测试用的压头有两种:一种是和维氏硬度压头一样的两面之间的夹角为136°的金刚石正四棱锥压头,显微硬度计是由显微镜和硬度计两部分组成。显微镜用来观察显微组织,确定测试部位,测定压痕对角线的长度;硬度测试装置则是将一事实上的载荷加在一事实上的压并没有上,压入所确定的测试部位。" u3 w& e1 T6 o1 E) S" b
    ( M( U6 r; ^/ z- _  p5 _



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