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金相-金属硬度检测方法及选择

点击次数:1159 发布时间:2011-02-28

金相-金属硬度检测方法及选择 

    硬度是固体材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,它是衡量材料软硬程度的一个指标,抵抗能力越高,硬度值就越高。硬度与材料的化学成分、组织状态、加工处理、工作环境和其机械性能等有关。硬度值随硬度试验方法的不同,其物理意义也不同。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。一般试验钢铁硬度zui普通方法是锉试法:即用锉刀在工件边缘上锉由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低,但这种方法检测不准确,故不太科学。而用硬度试验机来检验硬度值比较准确是现代试验硬度所常用的方法。目前常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法。

一、布氏硬度(HB)

    布氏硬度值是用载荷除以压痕(球形表面积)所得的商以HB表示。它是以一定大小的试验载荷、将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。一般为:以3000kg的载荷将直径为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,单位为kgf/mm2。布氏硬度和抗拉强度有一定的近似关系,一般用于较软材料的硬度检测。生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件,以及铸铁、有色金属、合金结构钢等毛胚或半成品的硬度,但由于布氏硬度压痕较大,属于有损检测,故不适合测成品和薄片。布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。布氏硬度检测zui大限值为HB650,一般当试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。

二、洛氏硬度(HRC)

    洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.58mm,3.18mm的淬硬钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,以0.002毫米作为一个硬度单位,由压痕的深度求出材料的硬度。洛氏硬度值是一无名数,没有单位。根据试验标尺不同,分三种不同的标度用HRA来表示。

HRA:是采用60kg载荷用钻石锥压入器压入求得的硬度,用于硬度极高的材料,如硬质合金等。

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。

HRC:是采用150kg载荷用钻石锥压入器压入求得的硬度,用于硬度很高的材料,如淬火钢等。

根据试验材料硬度的不同,三种不同标度的测量范围和应用范围也同。

HRC适用范围HRC20~67(相当于HB225~650),若硬度高于此范围则用HRA。检测若硬度低于此范围则用洛氏硬度HRB检测。一般生产中HRC用得zui广泛。

    洛氏硬度压痕较小,可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度,可直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。洛氏硬度测量值有局部性,须测数点后求平均值,归于无损检测一类适用成品和薄片。

三、维氏硬度(HV)

    维氏硬度以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料的表面,用材料压痕(凹坑的表面积)除以载荷值,即为维氏硬度值(HV).HV适用于显微镜分析,适合测量极薄试样。在一定条件下,与HRC可以查表互换,其经验公式为HRC=1/10HB.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,因此,硬度试验是机械性能试验中zui简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

 
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