硬度:是指金屬表面抵抗其它更硬物體壓入的能力。按照測量方法的不同,可分為布氏硬度/洛氏硬度/維氏硬度/肖氏硬度等。 一、 布氏硬度HB 布氏硬度是用一定的負荷(一般為3000kg),把一定硬度的淬硬鋼球(常用10、5、2.5毫米)壓入材料表面,然後用所加的負荷除以材料上球印的表面積,所得結果就是布氏硬度值,單位是公斤/平方毫米,但習慣上不予標注。按照GB231-84<金屬布氏硬度試驗方法>,用淬火鋼球所測出的硬度用HBS表示;用硬質合金球為壓頭所測出的硬度值為HBW.HBS適用於測量退火/正火/調質鋼及鑄鐵/有色金屬及硬度小於450HBS的較軟材料;HBW適用於測量硬度在450~650HBW之間的淬火材料. 1、優點:由於被測金屬壓坑面積較大,所以結果比較准確。同時實踐證明HB與不淬火鋼抗拉強度σb有一定的近似關系,對於低碳鋼σb=3.53HB,中碳鋼σb=3.5HB,高碳鋼σb=3.33HB,灰鑄鐵σb=0.98HB,(σb單位為Mpa)因此根據材料的布氏硬度值,可以近似地確定金屬材料的抗拉強度。 2、缺點:不適合測量HB大於450的材料,因為材料的硬度太高容易引起鋼球變形,使得測量結果不準確。同時由於壓印較大,不適合測定成品和薄板材料。 二、洛氏硬度HR 洛氏硬度是用120度圓錐形金剛石壓入器或直徑為1.59毫米的淬硬鋼球作為壓頭,在一定的負荷的作用下壓入材料的表面上,用壓入的深度來計算材料硬度的大小。洛氏硬度沒有單位。根據所採用的負荷不同,洛氏硬度又分為三種 1、HRA測量硬度很高或硬而薄的HB大於700的金屬,如硬質合金錶面處理工件等,負荷為60公斤及120o金鋼錐); 2、HRB測量較軟的退火件及銅、鋁及HB=60~230的金屬,負荷為100公斤及ф1.588mm鋼球; 3、HRC一般用於測量HB=230~700的調質鋼或淬火回火後的工件,負荷為150公斤及120o金鋼錐; 優點:使用方法簡便,可以直接從刻度盤上直接讀出數值。由於壓印較小,適合測定成品和薄板材料。 缺點:由於壓印小,所以不準確,一般多測幾點,然後取平均值。 以上三種洛氏硬度中一HRC應用最多,一般經淬火處理的鋼材均用它。 洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間的關系約為高硬度時 HRC1/10HB; 三、 維氏硬度HV和顯微硬度 測定維氏硬度的原理基本與布氏硬度相同,區別在於壓頭採用錐面夾角為136度的金剛石正四棱錐體,單位是公斤/平方毫米,一般不予標出。 維氏法所用載荷較小。壓痕淺,適用於測量零件薄的表面硬化層、金屬鍍層及薄片金屬的硬度,這是布氏和洛氏所不及的。此外,因壓頭是金剛石角錐,載荷可調范圍大,故對軟硬材料均適用,測定范圍0~1000HV。 較新的國家標准為GB/T4340.1-1999《金屬維氏硬度試驗第一部分:試驗方法》 用布氏、洛氏、維氏的硬度試驗法,載荷大、壓痕面積大,只能得到金屬材料組織混合物的平均硬度值,當需要測定某個相或某個晶粒硬度時,就要用到顯微硬度。 顯微硬度試驗法的原理與維氏相同,也是以載荷與壓痕表面積之比來確定。不同的是所採用的載荷極小,一般在1~120gf(1gf=0.0098N),顯微硬度值也可用HV來表示。 四、肖氏硬度HS 肖氏硬度試驗是動態力試驗中最簡單的試驗方法。試驗時,使一定重量的標准沖頭(底端鑲有金剛石圓柱體)或鋼球從一定高度自由落於試樣表面,然後由於試樣的彈性變形,又使其回跳到一定高度,可用落下的高度與回跳的高度的比值來計算肖氏硬度值HS。它取決於材料的彈性性質。因此又被稱為彈性回跳硬度。
B. 材料常用的硬度試驗方法有幾種
材料的硬度測試大致有三類方法:
1、壓入法,主要有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。
2、回跳式,主要有肖氏硬度、理氏硬度。
3、刻劃法,如莫氏硬度。
上述硬度測試方法的適用范圍大致為:
1、布氏硬度通常用於測定鑄鐵、非鐵金屬、低合金結構鋼及結構鋼調質件等。
2、洛氏硬度理論上可用於各種材料硬度的測試,但因用不同的硬度等級測得的硬度值無法比較,故常用於淬火鋼的硬度測試。
3、維氏硬度常用於表面淬火時石硬化層深度和化學熱處理(如滲氮)件表面硬度測試。
4、肖氏硬度和理氏硬度常用於測試經精加工零件的表面硬度,如機床淬火導軌等。
5、莫氏硬度是一種劃痕硬度,主要用於無機非金屬材料,特別是礦物的硬度測試。
C. 鋼材硬度的測定
其中常用於鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C,即HRA、HRB、HRC。 硬度值用下式計算: 當用A和C標尺試驗時,HR=100-e 當用B標尺試驗時,HR=130-e 式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當於洛氏硬度變化一個數。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。 上述三個標尺適用范圍如下: HRA(金剛石圓錐壓頭)20-88 HRC(金剛石圓錐壓頭)20-70 HRB(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100 洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中HRC在鋼管標准中使用僅次於布氏硬度HB。洛氏硬度可適用於測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由於其壓痕小,故硬度值不如布氏法准確。 C、維氏硬度(HV) 維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面,經規定保持時間後卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。 維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為: 式中:HV--維氏硬度符號,N/mm2(MPa); F--試驗力,N; d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。 維氏硬度採用的試驗力F為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六級,可測硬度值范圍為5~1000HV。 表示方法舉例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)試驗力保持20S(秒)測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。 維氏硬度法可用於測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標准中很少用。 HB是用一定的力將一定直徑(2.5、5、10)的鋼球壓向被測材料的表面,然後測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。 材料的原始狀態和鋼材的退火、正火或調質常用HB。 HR有A、B 、C3三種。
其中常用於鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C,即HRA、HRB、HRC。 硬度值用下式計算: 當用A和C標尺試驗時,HR=100-e 當用B標尺試驗時,HR=130-e 式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當於洛氏硬度變化一個數。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。 上述三個標尺適用范圍如下: HRA(金剛石圓錐壓頭)20-88 HRC(金剛石圓錐壓頭)20-70 HRB(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100 洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中HRC在鋼管標准中使用僅次於布氏硬度HB。洛氏硬度可適用於測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由於其壓痕小,故硬度值不如布氏法准確。 C、維氏硬度(HV) 維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面,經規定保持時間後卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。 維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為: 式中:HV--維氏硬度符號,N/mm2(MPa); F--試驗力,N; d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。 維氏硬度採用的試驗力F為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六級,可測硬度值范圍為5~1000HV。 表示方法舉例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)試驗力保持20S(秒)測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。 維氏硬度法可用於測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標准中很少用。 HB是用一定的力將一定直徑(2.5、5、10)的鋼球壓向被測材料的表面,然後測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。 材料的原始狀態和鋼材的退火、正火或調質常用HB。 HR有A、B 、C3三種。
其中常用於鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C,即HRA、HRB、HRC。 硬度值用下式計算: 當用A和C標尺試驗時,HR=100-e 當用B標尺試驗時,HR=130-e 式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當於洛氏硬度變化一個數。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。 上述三個標尺適用范圍如下: HRA(金剛石圓錐壓頭)20-88 HRC(金剛石圓錐壓頭)20-70 HRB(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100 洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中HRC在鋼管標准中使用僅次於布氏硬度HB。洛氏硬度可適用於測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由於其壓痕小,故硬度值不如布氏法准確。 C、維氏硬度(HV) 維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面,經規定保持時間後卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。 維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為: 式中:HV--維氏硬度符號,N/mm2(MPa); F--試驗力,N; d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。 維氏硬度採用的試驗力F為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六級,可測硬度值范圍為5~1000HV。 表示方法舉例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)試驗力保持20S(秒)測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。 維氏硬度法可用於測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標准中很少用。 HB是用一定的力將一定直徑(2.5、5、10)的鋼球壓向被測材料的表面,然後測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。 材料的原始狀態和鋼材的退火、正火或調質常用HB。 HR有A、B 、C3三種。