金屬材料的硬度硬度是指材料抵抗局部變形,,特別是塑性變形,、壓痕或劃痕的能力,。它是衡量材料軟硬的指標(biāo),。
按測(cè)試方法的不同,,硬度分為三種類型,。
①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度,,方法是選一根一端硬一端軟的棒,,將被測(cè)材料沿棒劃過,根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的軟硬,。定性地說,,硬物體劃出的劃痕長(zhǎng),軟物體劃出的劃痕短,。
②壓入硬度,。主要用于金屬材料,,方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測(cè)材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測(cè)材料的軟硬,。由于壓頭,、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)間的不同,壓入硬度有多種,,主要是布氏硬度,、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種,。
③回跳硬度,。主要用于金屬材料,方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測(cè)材料的試樣,,并以試樣在沖擊過程中儲(chǔ)存(繼而釋放)應(yīng)變能的多少(通過小錘的回跳高度測(cè)定)確定材料的硬度,。
常用HV=HB=HRC硬度對(duì)照表
金屬材料最常見到的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度屬于壓入硬度,,硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時(shí)所引起的塑性變形的能力,;回跳法(肖氏、里氏)測(cè)量硬度,,硬度值代表金屬?gòu)椥宰冃喂δ艿拇笮 ?/p>
布氏硬度 Brinell Hardness
用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作壓頭,,以相應(yīng)的試驗(yàn)力F壓入試件表面,經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后,,卸除試驗(yàn)力,,得到一直徑為d的壓痕。用試驗(yàn)力除以壓痕表面積,,所得值即為布氏硬度值,,符號(hào)用HBS或HBW表示。
HBS和HBW的區(qū)別是壓頭的不同,。HBS表示壓頭為淬硬鋼球,,用于測(cè)定布氏硬度值在450以下的材料,如軟鋼,、灰鑄鐵和有色金屬等,。HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金,用于測(cè)定布氏硬度值在650以下的材料,。
同樣的試塊,,當(dāng)其它試驗(yàn)條件完全相同的情況下,兩種試驗(yàn)結(jié)果不同,,HBW值往往大于HBS值,,而且并無定量的規(guī)律所循。
2003年以后,我國(guó)已經(jīng)等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),,取消了鋼球壓頭,,全部采用硬質(zhì)合金球頭。因此HBS停止使用,,全部用HBW表示布氏硬度符號(hào),。很多時(shí)候布氏硬度僅用HB表示,指的就是HBW,。不過在文獻(xiàn)論文中HBS仍時(shí)有所見,。
布氏硬度測(cè)量法適用于鑄鐵、非鐵合金,、各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材,,不宜測(cè)定太硬、太小,、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件,。
洛氏硬度 Rockwell Hardness
用錐頂角為120°的金剛石圓錐或?1.588mm和?3.176mm淬火鋼球作壓頭和載荷配合使用,在10kgf初載荷和60,、100或150kgf力總載荷(即初載荷加主載荷)先后作用下壓入試樣,,在總載荷作用后,以卸除主載荷而保留主載荷時(shí)的壓入深度與初載荷作用下壓入深度之差來表示硬度,。
洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力,,三種壓頭,它們共有9種組合,,對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺,。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料,。常用的有HRA,、HRB和HRC三種,其中HRC應(yīng)用最廣,。
常用洛氏硬度試驗(yàn)規(guī)范表
HRC標(biāo)尺的使用范圍是20~70HRC,。當(dāng)硬度值小于20HRC時(shí),因?yàn)閴侯^的圓錐部分壓入太多,,靈敏度下降,,這時(shí)應(yīng)改用HRB標(biāo)尺;當(dāng)試樣硬度大于67HRC時(shí),,壓頭尖端承受的壓力過大,,金剛石容易損壞,壓頭壽命會(huì)大大縮短,,因此一般應(yīng)改用HRA標(biāo)尺,。
洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、迅速、壓痕小,,可測(cè)試成品表面及較硬,、較薄的工件。因壓痕小,,對(duì)于組織和硬度不均勻的材料,,硬度值波動(dòng)較大,準(zhǔn)確性不如布氏硬度高,。洛氏硬度用于測(cè)定鋼鐵,、有色金屬、硬質(zhì)合金等的硬度,。
維氏硬度 Vickers Hardness
維氏硬度測(cè)量原理與布氏硬度相似,。采用相對(duì)面夾角為136°金剛石正四棱錐壓頭,以規(guī)定的試驗(yàn)力F壓入材料的表面,,保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)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,標(biāo)記符號(hào)為HV,。
維氏硬度測(cè)量范圍大,,可測(cè)量硬度為10~1000HV范圍的材料,壓痕小,,一般用來測(cè)量較薄的材料和滲碳,、滲氮等表面硬化層。
里氏硬度 Leeb Hardness
用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體,,在一定力的作用下沖擊試件表面,,然后反彈。由于材料硬度不同,,撞擊后的反彈速度也不同,。在沖擊裝置上安裝有永磁材料,當(dāng)沖擊體上下運(yùn)動(dòng)時(shí),,其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號(hào),,再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值,符號(hào)標(biāo)記為HL,。
里氏硬度儀無需工作臺(tái),,其硬度傳感器小如一只筆,可用手直接操作,,無論是大,、重型工件還是幾何尺寸復(fù)雜的工件都能容易地檢測(cè)。
里氏硬度另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)產(chǎn)品表面損傷很輕,,有時(shí)可作為無損檢測(cè),;對(duì)各個(gè)方向,,窄小空間及特殊部位硬度測(cè)試具有獨(dú)特性。