金相-金屬硬度檢測方法及選擇
硬度是固體材料表面抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力,它是衡量材料軟硬程度的一個(gè)指標(biāo),抵抗能力越高,硬度值就越高。硬度與材料的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、加工處理、工作環(huán)境和其機(jī)械性能等有關(guān)。硬度值隨硬度試驗(yàn)方法的不同,其物理意義也不同。硬度試驗(yàn)根據(jù)其測試方法的不同可分為靜壓法(如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等)、劃痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。一般試驗(yàn)鋼鐵硬度zui普通方法是銼試法:即用銼刀在工件邊緣上銼由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低,但這種方法檢測不準(zhǔn)確,故不太科學(xué)。而用硬度試驗(yàn)機(jī)來檢驗(yàn)硬度值比較準(zhǔn)確是現(xiàn)代試驗(yàn)硬度所常用的方法。目前常用的硬度測定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測試方法。
一、布氏硬度(HB)
布氏硬度值是用載荷除以壓痕(球形表面積)所得的商以HB表示。它是以一定大小的試驗(yàn)載荷、將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面,保持規(guī)定時(shí)間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。一般為:以3000kg的載荷將直徑為10mm的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時(shí)間,去載后,負(fù)荷與其壓痕面積之比值即為布氏硬度值,單位為kgf/mm2。布氏硬度和抗拉強(qiáng)度有一定的近似關(guān)系,一般用于較軟材料的硬度檢測。生產(chǎn)中常用布氏硬度法測定經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼件,以及鑄鐵、有色金屬、合金結(jié)構(gòu)鋼等毛胚或半成品的硬度,但由于布氏硬度壓痕較大,屬于有損檢測,故不適合測成品和薄片。布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然后查表或計(jì)算,操作較繁瑣。布氏硬度檢測zui大限值為HB650,一般當(dāng)試樣過小時(shí),不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。
二、洛氏硬度(HRC)
洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標(biāo)。它是用一個(gè)頂角120的金剛石圓錐體或直徑為1.58mm,3.18mm的淬硬鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位,由壓痕的深度求出材料的硬度。洛氏硬度值是一無名數(shù),沒有單位。根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)尺不同,分三種不同的標(biāo)度用HRA來表示。
HRA:是采用60kg載荷用鉆石錐壓入器壓入求得的硬度,用于硬度*的材料,如硬質(zhì)合金等。
HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料,如退火鋼、鑄鐵等。
HRC:是采用150kg載荷用鉆石錐壓入器壓入求得的硬度,用于硬度很高的材料,如淬火鋼等。
根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同,三種不同標(biāo)度的測量范圍和應(yīng)用范圍也同。
HRC適用范圍HRC20~67(相當(dāng)于HB225~650),若硬度高于此范圍則用HRA。檢測若硬度低于此范圍則用洛氏硬度HRB檢測。一般生產(chǎn)中HRC用得zui廣泛。
洛氏硬度壓痕較小,可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度,可直接在表盤上顯示、也可以數(shù)字顯示,操作方便,快捷直觀,適用于大量生產(chǎn)中。洛氏硬度測量值有局部性,須測數(shù)點(diǎn)后求平均值,歸于無損檢測一類適用成品和薄片。
三、維氏硬度(HV)
維氏硬度以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料的表面,用材料壓痕(凹坑的表面積)除以載荷值,即為維氏硬度值(HV).HV適用于顯微鏡分析,適合測量極薄試樣。在一定條件下,與HRC可以查表互換,其經(jīng)驗(yàn)公式為HRC=1/10HB.實(shí)踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強(qiáng)度越高,塑性變形抗力越高,因此,硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中zui簡單易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn),生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。
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