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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:
    - x: P- E6 E: b5 u7 X: x+ Q# ]/ i) |' s* y  B; W
    1.熟悉布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度试验的原理及试验方法。
    3 N& e" ^& C+ ?/ k' x) u2.测定金属及非金属材料的布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度值。; }+ U8 h4 o, s4 Q

    ) Y8 g# X* E6 N$ Z+ H0 a& r硬度实验的原理:
    # H6 y2 ~. l8 k- N1 ]  e+ P5 r; _. h7 b. q/ o& T; z: N
    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。. Y% K$ W8 W& y" u' t9 R5 e0 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。
    # d7 {. r. r- Y) M: C* c/ T! k0 [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。
      w: I8 s6 G. p0 h+ E, n; i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 A  z, q1 y4 a  r+ d7 l硬度实验的设备:' \$ P' J% e" }: A/ R; m7 G

    1 }! I- J' e2 U% B9 v' o3 h1.布氏:布氏硬度计、压痕器、记测显微镜、布氏硬度数值表。
    , o' ^2 d  m. b2.洛氏:洛氏硬度计、压痕器、各式砧座及夹具。 ( a2 n9 w5 t# [5 x' E$ M
    3.维氏:维氏硬度计附记测显微镜、压痕器、V型砧板。 # L: ~% I; H5 {; X* C( X
    4.肖氏:肖氏硬度计、V型块。# E& R* R3 A& X2 O$ [* v' R

    - z$ s+ W' V) o9 h3 a! p7 b$ s( Z硬度实验的步骤:% ?4 g0 o3 I! `/ D7 q

    ' q8 y& J: Y0 s- _7 G- R' `1.布氏实验步骤:
    4 [) |# d3 R. F" I( ]; x. C7 }, i8 `3 k8 I1 H& A
    依试片材质,选用适当的压痕器及荷重。: O0 }# A3 B: J, e7 j
    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。
    : Q/ }. w' ]7 y( y. A2 c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。' z* W( _7 c, l4 `+ {0 a  h! D9 z3 E
    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。. l* e+ {; l7 L8 O' w7 _9 L! B
    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。3 P  x9 D6 ^' @+ ~8 |# \3 _
    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。0 N2 T* S5 Q6 D* g' \% C
    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。, M; _% J1 x$ R# v
    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。
    8 {, }6 Z6 q; {3 O  b) C& Z2.洛氏实验步骤:1 z8 H, }" _: _5 j- K* I
    . v; h( v( y& q' f8 k
    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。
    - F- D0 i. [3 g, A荷重手摇柄推至前方位置。% R; R; q5 t7 F
    选择适当之砧座至于升降螺旋之顶端。
    : q3 n8 W% U# O( U% D/ W7 U$ X7 D4 t3 k2 o. R8 f9 N



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