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[技术交流] 硬度试验原理

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    发表于 2017-9-27 16:31:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    硬度试验的目的:
    8 ^; D. T: l/ e' C- ~0 d2 ]; L7 w5 Z/ `/ U# v0 X2 r) }
    1.熟悉布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度试验的原理及试验方法。
    4 y1 _3 w. o6 E) U2.测定金属及非金属材料的布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度值。
    1 v4 W, D) ]% p& w: `
    5 Y( n4 O% u3 [硬度实验的原理:1 g1 u3 @. e* |( j# `1 |) V

    : t3 K- I2 {, X  `布氏硬度试验法为1900年,瑞典人J.A.Brinell所发表。使用直径D的钢球为压痕器,施加荷重P,压入于试片之水平磨光表面,使之产生充分之塑性变形,而形成球面之压痕,通常荷重作用时间在硬材料为30秒,软材料为60秒,以此时所加之荷重P除以球面压痕之表面积A,所得之商即为布氏硬度,一般用HBS(硬钢球)或BHW(超硬合金钢球)表示。) x/ J6 F1 C7 L" @9 v
    洛氏硬度试验法1919年由美国的Stanly.P.Rockwell所发表。此法系利用杠杆原理,将1.588mm直径的小硬钢球或顶角120°,尖端半径0.2mm的钻石圆锥体,先施加基准荷重压入试片之表面,以消除试验面不平之弊,其次增压至试验荷重,再恢复至基准荷重,使试片发生压痕,这时由前后两次基准荷重压痕深度差来表示洛适应度。对淬火钢等硬质材料所用的压痕器是钻石圆锥,所加荷重为150kgf,这时所得硬度叫做洛氏C硬度,用HRC之记号表示之;对退火钢和其它软式材料所用的压痕器是小硬钢球,所加荷重为100kgf,这时所得硬度为洛氏B硬度,以HRB之记号表示之。
    6 g* U  K" V! W3 o5 t& o2 X" }维氏硬度试验法为英国的R.Smith和G..Sandland在1925年所发表,于1930年始发现其有利于测试氮化钢的表面硬化层之硬度,因此才渐渐广泛使用于工业界。此法包括布氏及洛氏试验之特征,安装有计测显微镜,量取压痕对角线长度,可测至1μm,准时又方便。表示硬度时,把硬度记号HV。. V# E: X7 l3 {( D8 b- c" v
    肖氏硬度试验法是于1906年由美国之A.F.Shore所发明。在在广用为动性硬度试验法的代表,此方法是把一定量2.36克的小锤(尖端装有小粒的钻石,期尖端半径为0.25mm)挂在垂直的计测桶内一定高度,由此高度使小锤自由落下。当小锤打击试片时,试片表面会产生很小的压痕,此时小锤的一部份能量会消耗在试片的变形。而剩余的能量会时小锤反跳至令一高度。如试片的硬度越大,则冲击压痕浅,消耗能量少,残余能量大,会有较高的反跳高度。反之亦然,所以可用小锤的反跳高度来表示肖氏硬度,通常用HS记号表示之。
    7 i) l, C. ^" @) F" ~" a. `0 ~  @硬度实验的设备:
    - Z$ ]- Y6 K) j$ r, f" {, ]* K, y( K; r- [
    1.布氏:布氏硬度计、压痕器、记测显微镜、布氏硬度数值表。
    , S2 r5 `% J2 l( B2.洛氏:洛氏硬度计、压痕器、各式砧座及夹具。
    1 z% ]  N$ P" X, v4 p7 Y$ u4 Z  \% D3.维氏:维氏硬度计附记测显微镜、压痕器、V型砧板。
    4 |6 g2 t2 C$ \/ p1 H( d4.肖氏:肖氏硬度计、V型块。
    " I0 C7 ~; e/ O
    5 x9 ]* h& n( O$ b4 y硬度实验的步骤:. X: e' j+ x+ a  l2 F, m6 g
    1 A+ P, \9 y; |7 S
    1.布氏实验步骤:0 e" l( ^; W9 k# X

    ; Z+ l) B* X% G5 Q# k3 H0 ^9 |依试片材质,选用适当的压痕器及荷重。
    " @' U  j4 ~% Z: C/ F* A& J( l依选定荷重,放上重锤,且重锤之装上卸下须左右同时为之,以免锤架弯曲影响试验结果。: Y0 }! x  v+ j& T2 n
    上,使试验处的中心位置距离试片边缘2.5d以上,两压痕中心距须4d以上。% N: w% k2 ?9 s$ `$ W3 P/ D
    选转升降手轮至试片面和钢球轻轻接触为止,但注意试验面应与压痕器轴保持垂直。* O) Q0 N' d' q7 i3 v2 K
    关闭排油阀,但不宜太紧。以一定的速率,缓慢摇动油水泵把手,慢慢升高筒内压力,以维持荷重,在无震动及冲击现象下,逐渐加压至选定荷重。
    - S) w9 K4 j* ], L% K  m' u荷重指示表之指针到达预定荷重时,重锤之重量会和高压油槽内之油压平衡,而此时锤架即会缓缓升高,其高度以10mm左右为宜,太高时,高压的油会流回低压槽内,使锤架突然落下,而损坏硬度计。
    , {  d+ `. J" V8 O3 p5 t* x荷重保持时间,假如无特别指定时则订为三十秒,以使压痕直径得以固定,当时间一到,缓慢松开排油阀,使重锤慢慢下降,此时荷重指示盘之指针亦归零。
    0 x/ y$ m) m# ]; S降下砧座,取下试片,利用计测显微镜量取压痕直径。测定时需梁杜直交的两方向之直径,进而求平均值。查表得硬度值。
    * E- }4 h6 b& ^; M# z- S/ D' }2.洛氏实验步骤:$ F6 l8 R" K$ M" D6 h/ Z
    - q$ `' S2 K- _/ J% o8 i
    试片表面需光滑无加工痕迹、油脂等,厚度至少为压痕深度10倍以上,及厚度达1.5mm以上。试片背面不得受压痕的影响,如有锈蚀也应除去,未必使试验面与底面平行,以避免产生间隙。: g! f& E8 r; x. C( O6 Y' Q6 b; s
    荷重手摇柄推至前方位置。
      I$ D' R$ g& j1 J$ O0 s0 y选择适当之砧座至于升降螺旋之顶端。8 D# h: ]* y1 t: E' s
    : ]% R9 {# u# U



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