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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:
    + ^+ ~) c. e& c+ G0 \' h* c5 U. K( s# T- X# D" I% x/ [" A
    1.熟悉布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度试验的原理及试验方法。
    % {7 ~. X2 z5 K. C9 S3 f2.测定金属及非金属材料的布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度值。. Z$ J  S1 B/ s2 v) o7 r7 `3 y

    % m# N2 F- L0 J& ^# Q9 |硬度实验的原理:% e( T  K. v' m) r- L& Z) l0 |

    ) v* H# a0 w0 v( C, t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。
    . B& A% h/ |( Y/ i" \! {8 W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。" m& s5 z) ~6 y3 p2 _) z, D8 h5 i
    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。, z0 U; G# \- Q2 f) S
    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。
    ! ]$ K" q/ J- X2 C( k硬度实验的设备:
    2 n/ O4 E* h4 e0 U" d* N# p. v0 N# t& r0 b3 k  C
    1.布氏:布氏硬度计、压痕器、记测显微镜、布氏硬度数值表。
    0 t5 F# \  r: z' `! X" k) ^, l. ]! e3 c2.洛氏:洛氏硬度计、压痕器、各式砧座及夹具。 . n2 w# J9 J# C, H
    3.维氏:维氏硬度计附记测显微镜、压痕器、V型砧板。 5 v( Q3 h' f5 \
    4.肖氏:肖氏硬度计、V型块。3 s  t. a) m* g! A% f
    9 {7 h; _7 H$ f6 j+ _/ h5 L3 l0 ~* r
    硬度实验的步骤:
    - W+ }% Z4 a1 {6 m! d7 h4 R0 Q2 Y9 R( q( J
    1.布氏实验步骤:
    5 S+ E4 W, m* o3 f. j7 `) n. I+ R# [  k, b# Z+ W& c# ^# F
    依试片材质,选用适当的压痕器及荷重。6 f" A; c, I$ |
    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。
    ) m( j& m3 \! v3 S6 j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。% q; T4 ]; Z+ C
    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。) j* b3 }5 p* W$ ]3 R0 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。* f* x7 |2 R- p6 m6 E$ 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。
    + }  a0 L6 a; s1 }9 P' R; j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。, g6 R$ _( n/ z8 g& a) H7 Q( U# [
    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。
    9 j! j9 E% Y0 B% r1 b4 T& h2.洛氏实验步骤:- H! v$ @9 g% C

    * u, `6 k) \2 H" P# r+ l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。
    - d+ [( ]5 O, [+ G* j# @/ m) i荷重手摇柄推至前方位置。
    ) ?' d0 c* k# i' o4 m# e$ V选择适当之砧座至于升降螺旋之顶端。
    " @9 B9 Y0 N! A/ [+ b
    " S/ _. _3 |: V. }  k" l9 @



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