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技術(shù)常識

金屬材料硬度基礎(chǔ)知識

來源:時代集團 發(fā)布日期:2020-06-09 13:15:19

 

工作中,常常需要測量各種硬度值,在HB、HRC之間進行轉(zhuǎn)換,對其中一些數(shù)值的基礎(chǔ)知識需要重新梳理下,現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)上一些知識進行集合集錦,作為基礎(chǔ)參考資料。

 

情比金堅不算堅,超越鉆石永流傳!大千世界鬼斧神工,萬千物品軟硬不同。無論微觀世界中八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等等都是硬度產(chǎn)生的一個物質(zhì)因素。 目前世界最硬的是由碳元素的同位素碳14所組成的金剛石是最硬的。

 

 如何衡量哪種物品最硬,需要用硬度試驗來確定硬度的高低。 硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產(chǎn)上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關(guān)系。 實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。由此可見硬度不是一個單純的物理量,而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。

在鋼鐵行業(yè)中,金屬硬度(Hardness)的代號為H。按硬度試驗方法不同, 常規(guī)表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較為常用。布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA,HRB,HRC)、維氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗,其值代表金屬彈性變形功的大小。

 

1.洛氏硬度

 

 洛氏硬度(Rockwellhardness),這是由洛克威爾(S.P.Rockwell)在1921年提出來的,是使用洛氏硬度計所測定的金屬材料的硬度值。該值沒有單位,只用代號“HR”表示,其測量方法是,在規(guī)定的外加載荷下,將鋼球或金剛石壓頭垂直壓入待試材料的表面,產(chǎn)生凹痕,根據(jù)載荷解除后的凹痕深度,利用洛氏硬度計算公式HR=(K-H)/C便可以計算出洛氏硬度。洛氏硬度值顯示在硬度計的表盤上,可以直接讀取。洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:

 

HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料(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載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

 

2.布氏硬度

 

布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料,如熱處理后的硬度等等。

布氏硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷,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)定時間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。測試載荷與測試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實際性能再確定。

 

3.維氏硬度


維氏硬度試驗方法是英國史密斯(R.L.Smith)和塞德蘭德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比,維氏硬度試驗測量范圍較寬,從較軟材料到超硬材料,幾乎涵蓋各種材料。

 

4.里氏硬度

 

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬,里伯博士發(fā)明的,它是用一定質(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,當沖擊體上下運動時,其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號,再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。

 

5.肖氏硬度

 

簡稱HS。表示材料硬度的一種標準。由英國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。

應(yīng)用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐,尖端上常鑲有金剛鉆。測試數(shù)值為1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度(即為碰撞前后的速度比乘以1000)

 

6.巴氏硬度

 

巴柯爾(Barcol)硬度(簡稱巴氏硬度), 最早由美國 Barber-Colman公司提出,是近代國際上廣泛采用的一種硬度門類, 一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗力作用下,壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義每壓入0.0076mm為一個巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。

 

7.努氏硬度

 

努氏硬度是作為絕對數(shù)值而測得的硬度,主要在加工方面使用該數(shù)值。一般來說,金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米

 

8.韋氏硬度

 

一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗力作用下壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義0.01mm的壓入深度為一個韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。

 

 

 

三種測試方法的應(yīng)用范圍:

 

HRC含意是洛式硬度C標尺,HRC和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛HRC適用范圍HRC 20--67,相當于HB225--650,若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標尺HRA,若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值,在一定條件下,HB與HRC可以查表互換。

 

洛氏硬度:工業(yè)生產(chǎn)中最常用,適用于硬度較高的金屬材料,如淬火鋼及調(diào)質(zhì)鋼 ;洛氏硬度試驗采用三種試驗力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應(yīng)于洛氏硬度的9個標尺。這9個標尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。洛氏硬度沒有單位,是一個無綱量的力學性能指標,其最常用的硬度標尺有A、B、C三種,通常記作HRA、HRB、HRC,其表示方法為硬度數(shù)據(jù)+硬度符號,如40HRC。

維氏硬度:由于試驗時加載的壓力小,壓入深度淺,對工件損傷小。特別適用于測量零件的表面淬硬層及經(jīng)過表面化學處理的硬度,精度比布氏、洛氏硬度精確。但是維氏硬度的試驗操作較麻煩,一般在生產(chǎn)上很少使用,多用于實驗室及科研方面。比如滲碳、滲氮、碳氮共滲、電鍍層等的硬度。

 

布氏硬度:一般情況下,硬度低的習慣于用布氏硬度,比如進行退火、正火、軋制后空冷、淬火+高溫回火等鋼材。

 

 

 

維氏轉(zhuǎn)換成洛氏的公式HRC=100-37353/(HV+200)

1.蕭氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12

2.蕭式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15

3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(H)

4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3

 

(來源:網(wǎng)絡(luò))

 

 

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