1. 常用的測量硬度的方法有幾種其應用范圍如何
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關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續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。
壓入法(布氏、洛氏、維氏)測量硬度,硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時所引起的塑性變形的能力。
回跳法(肖氏、里氏)測量硬度,硬度值代表金屬彈性變形功能的大小。
刻劃法測量硬度,硬度值表示金屬抵抗表面局部破裂的能力。
1. HRA:(洛氏A)用於量測熱處理硬質鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼及其它軟硬材質的硬度測試。
2. HK:(Knoop 努氏)用於量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度。
3. HRC:(Rockwell C洛氏)用於量測熱處理鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。
4. HRB:(Rockwell B洛氏)用於量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度。
5. HR30T:(Rockwell 30T洛氏) 用於量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度。
6. HB5:(Brinell 布氏5)用於量測鋁、軟質鋁合金、鑄鐵、銅、黃銅等。
7. HB30:(Brinell 布氏30)用於熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、沖拉材料鋼、深沖鋼帶料等。
8. HV:(Vickers維氏)適用於量測各類材料。
9. R:(Tensile mole拉伸模數 N/mm2)用於熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、沖拉材料鋼、深沖鋼帶料等。
10. HR15N:(Rockwell 洛氏HR15N)用於量測熱處理硬質鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。
金屬洛氏法:
1、洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化范圍內進行,因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗規定在10~35℃的室溫進行。
2、試樣應平穩地放置在剛性支承物上,並使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸,在無沖擊和振動的情況下施加試驗力,初試驗力保持不應超過3秒。
3、將測在不小於1s且不大於8s的時間內,從初試驗力增加到總試驗力,並保持4s±2s,然後卸除主試驗力,保持初試驗力,經過短暫穩定後,進行讀數。為了讀數准確,在試驗過程中,硬度計應避免受到任何沖擊和震動。
硬度測試實驗的注意事項:
1、試樣(被測工件)表面應平坦光潔(粗糙度Ra不大於1.6um),無污物等。
2、對於特殊類試樣如與壓頭粘結的活性金屬材料,可以適當塗些油料(如煤油)。
3、試樣的製取應注意因外界因素引起表面組織變化,從而對硬度值構成影響。如製取試樣時因過熱引起的燒傷等。
4、試樣或者被測層的厚度應負荷標准。如採用金剛石錐壓頭厚度不小於壓痕殘余深(壓頭壓入深度)的10倍;球壓頭不小於壓痕殘余深度的15倍。
5、對於凹面或者凸面試樣應該進行必要的硬度值修正。
3. 硬度是什麼其指標有哪兩種
金屬材料表面抵抗其它更硬物體壓人的能力稱為硬度。常用的硬度指標有布氏硬度(HBS或I-HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRc)、維氏硬度(Hv)及肖氏硬度(HS)。
4. 硬度HRC、HB、HV各代表什麼意思
硬度,物理學專業術語,材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力,是比較各種材料軟硬的指標。由於規定了不同的測試方法,所以有不同的硬度標准。各種硬度標準的力學含義不同,相互不能直接換算,但可通過試驗加以對比。
1、HRC是採用150Kg載荷和120°金剛石錐壓入器求得的硬度,用於硬度極高的材料。例如:淬火鋼等
2、HB是布氏硬度,以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載後,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)。
3、HV也就是維氏硬度,和洛氏硬度區別主要在硬度實驗時,壓痕形狀不一樣。
(4)常用的硬度測試方法簡稱擴展閱讀:
硬度分為:
①劃痕硬度。主要用於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,將被測材料沿棒劃過,根據出現劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說,硬物體劃出的劃痕長,軟物體劃出的劃痕短。
②壓入硬度。主要用於金屬材料,方法是用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由於壓頭、載荷以及載荷持續時間的不同,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。主要用於金屬材料,方法是使一特製的小錘從一定高度自由下落沖擊被測材料的試樣,並以試樣在沖擊過程中儲存(繼而釋放)應變能的多少(通過小錘的回跳高度測定)確定材料的硬度。
用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料,根據材料表面局部塑性變形的程度比較被測材料的軟硬,材料越硬,塑性變形越小。壓入硬度在工程技術中有廣泛的用途。壓頭有多種,如一定直徑的鋼球、金剛石圓錐、金剛石四棱錐等。載荷范圍為幾克力至幾噸力(即幾十毫牛頓至幾萬牛頓)。壓入硬度對載荷作用於被測材料表面的持續時間也有規定。主要的壓入硬度有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等。
肖氏硬度
也稱回跳硬度,簡稱HS。表示材料硬度的一種標准。由英國人肖爾(AlbertF.Shore)於1906年研究淬火鋼的硬度測定法時提出的。
肖氏硬度測定法的測量原理是:用重量為1/12盎司力(1盎司力等於0.2780牛頓)的帶有金剛石圓頭或鋼球的小錘,從10英寸的高度自由落下,使小錘以一定的動能沖擊試樣表面。小錘的部分動能轉變成試樣表麵塑性變形功而被消耗;另一部分轉變為彈性應變能被試樣儲藏。試樣彈性變形恢復時釋放出能量,使小錘回跳一定高度。
被測物越硬則彈性極限越高,儲藏的彈性應變能越多,小錘回跳得越高。回跳硬度的符號是HS,它以小錘回跳高度進行分度。回跳硬度數只能在彈性模量相同的材料之間進行比較,否則就會得出橡皮比鋼更硬的結論。壓入硬度的測量屬於靜力測定法,而回跳硬度的測量則屬於動力測定法。
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,是近代國際上廣泛採用的一種硬度門類,一定形狀的硬鋼壓針,在標准彈簧試驗力作用下,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。
努氏硬度
努氏硬度是作為絕對數值而測得的硬度,主要在加工方面使用該數值。一般來說,金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米
韋氏硬度
一定形狀的硬鋼壓針,在標准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。
5. 邵氏硬度的表示方法
表示方法肖氏硬度的表示方法按以下順序書寫:硬度值、肖氏硬度符號HS、硬度計類型符號C或D。其中,C型表示計測型肖氏硬度計,D型表示指示型肖氏硬度計。
例如:25HSC表示用C型肖氏硬度計測定的肖氏硬度值為25;51HSD表示用D型肖氏硬度計測定的肖氏硬度值為51。
某橡膠件的邵氏硬度是70,如果是C型肖氏硬度計測定的肖氏硬度,表示為70HSC。
(5)常用的硬度測試方法簡稱擴展閱讀
肖氏硬度表示度量塑料、橡膠與玻璃等非金屬材料的硬度,單位是HA、HC、HD,採用靜態擠壓測量法。肖氏硬度是度量金屬材料的硬度,單位是HS,採用動態回彈測量法。測量方法和面向對象均不同,兩者不可混用。所以雖然都是Albert
Ferdinand Shore提出並發明的,但是卻是兩個概念。
測試硬度的方法很多,常用的布氏硬度試驗法、洛氏硬度試驗法、維氏硬度試驗法、努氏硬度試驗法、肖氏硬度試驗法、里氏硬度試驗法和莫氏硬度試驗法等。
測試原理是將規定的金剛石沖頭從固定的高度落在試樣的表面上,沖頭彈起一定高度,將彈起高度與下落高度之比用以計算肖氏硬度。
6. 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。
7. 硬度的測量方法
洛氏硬度:
採用測量壓入深度的方式,硬度值可直接讀出,操作簡單快捷,工作效率高。然而由於金剛石壓頭的生產及測量機構精度不佳。
特點:
1.測量迅速簡便,效率高;
2.試驗力小,壓痕小;
3.可測定各種材料的硬度;
4.可測定較薄工件的硬度;
5.可測成品;
6.測量精度低,需要多次測量取平均值。
維氏硬度:
代號:HV
簡介:維氏硬度 英文詞條名:Vickers-hardness 表示材料硬度的一種標准。由英國科學家維克斯首先提出。以49.03~980.7N(5kg~10kg)的負荷,將相對面夾角為136°的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規定時間後,用測量壓痕對角線長度,再按公式來計算硬度的大小。它適用於較大工件和較深表面層的硬度測定。維氏硬度尚有小負荷維氏硬度,試驗負荷1.961~<49.03N,它適用於較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測定;顯微維氏硬度,試驗負荷<1.961N,適用於金屬箔、極薄表面層的硬度測定。
HV-適用於顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度值(HV)。
維氏硬度計算公式為:
P為載荷,如10kg。 d為壓痕對角線長度(mm)。 HV10
維氏硬度計測量范圍寬廣,可以測量目前工業上所用到的幾乎全部金屬材料,從很軟的材料(幾個維氏硬度單位)到很硬的材料(3000個維氏硬度單位)都可測量。
測試樣圖:
陶瓷拋光樣品壓痕光學顯微鏡照片(對角線d)
布氏硬度:
具有較大的壓頭和較大的試驗力,得到壓痕較大,因而能測出試樣較大范圍的性能。與抗拉強度有著近似的換算關系。測量結果較為准確。對材料表面破壞較大,不適合測量成品。測量過程復雜費事。適合測量灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料,適用於原料及半成品硬度測量。
對於測量精度,維氏大於布氏,布氏大於洛氏。
特點:
1.試驗力大,壓痕大,准確性高;
2.測量效率低;
3.不宜測量太小或太薄的試樣;
4.不宜測高硬度材料;
5.不宜測成品。
顯微硬度:
壓痕極小,可以歸為無損檢測一類;適用於測量諸如鍾表較微小的零件,及表面滲碳、氮化等表面硬化層的硬度。除了正四棱錐金剛石壓頭之外,還有三角形角錐體、雙錐形、船底形、雙柱形壓頭,適用於測量特殊材料和形狀的硬度。
努氏硬度:
努氏硬度測量精度比維氏硬度還要高,而且同樣試驗力下,比維氏硬度壓入深度較淺,適合測量薄層硬度。再加上努氏壓頭作用下壓痕周圍脆裂傾向性小,適合測量高硬度金屬陶瓷材料,人造寶石及玻璃、礦石等脆性材料。
肖氏硬度:
肖氏硬度 - Shore scleroscope hardness .
操作簡單,測量迅速,試驗力小,基本不損壞工件,適合現場測量大型工件,廣泛應用於軋輥及機床、大齒輪、螺旋槳等大型工件。肖氏硬度是軋輥重要指標之一。
簡稱HS。表示材料硬度的一種標准。由英國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。
應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生回跳。撞銷是一隻具有尖端的小錐,尖端上常鑲有金剛鑽。用測得的撞銷回跳的高度來表示硬度。
肖氏硬度試驗是一種動態力試驗,與布、洛、維等靜態力試驗法相比,准確度稍差,受測試時的垂直性,試樣表面光潔度等因素的影響,數據分散性較大,其測試結果的比較只限於彈性模量相同的材料。它對試樣的厚度和重量都有一定要求,不適於較薄和較小試樣,但是它是一種輕便的手提式儀器,便於現場測試,其結構簡單,便於操作,測試效率高。
肖氏硬度計適用於測定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值。肖氏硬度計便於攜帶,特別適用於冶金、重型機械行業中的中大型工件,例如大型構件、鑄件、鍛件、曲軸、軋輥、特大型齒輪、機床導軌等工件。在橡膠、塑料行業中常稱作邵氏硬度。
8. 常用的測量硬度的方法有幾種應用范圍是什麼
方法:塑料洛氏、邵氏、金屬洛氏、金屬布氏、金屬維氏、顯微維氏等。
具體操作:1、塑料洛氏:在規定的加荷時間內,在受試材料上面的鋼球上施加一個恆定的初 負荷,隨後施加主負荷,然後在恢復到相同的初負荷。 測量結果是由鋼球壓入材料的總深度,減去卸去主負荷後規定時間內的彈性恢復以及初負荷引起的壓入深度。洛氏硬度標尺每一分度表示壓頭垂直移動0.002mm,具體公式:HR=130-e/0.002 HR— 洛氏硬度值 e-主負荷卸除後的壓入深度
2、邵氏:使用邵氏A型硬度機測試,測試時需注意按照標准,測試環境須在標准狀態下(23±2℃,50±5% R.H) 進行,且測試前試片須在標准狀態下放置40小時以上。測試時,將試片置於硬度試驗機平台上。調整使壓針頭與試樣表面的距離至25.4±2.5mm,然後,施加合適力度(不沖擊被測物)使壓針頭壓在試樣上。待完全壓下,與測試物接觸1秒內,立即讀取刻度值到整數字並記錄其結果。
3、金屬洛氏:測試原理將壓頭(金剛石圓錐、鋼球或硬質合金球)分兩個步驟壓入試樣表面,經規定保持時間後,卸除主試驗力,測量在初試驗力下的殘余壓痕深度h,根據h值及常數N和S計算洛氏硬度。洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化范圍內進行,因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗一般規定在10~35℃的室溫進行。試樣應平穩地放置在剛性支承物上,並使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸,在無沖擊和振動的情況下施加試驗力,初試驗力保持不應超過3秒。將測在不小於1s且不大於8s的時間內,從初試驗力增加到總試驗力,並保持4s±2s,然後卸除主試驗力,保持初試驗力,經過短暫穩定後,進行讀數。為了讀書准確,在試驗過程中,硬度計應避免受到任何沖擊和震動。
4、金屬布氏:測試原理對一定直徑的硬質合金球施加試驗力壓入試樣表面,經規定保持時間後,卸除試驗力,測量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度與試驗力除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形,其半徑是壓頭槌直徑的二分之一。
5、金屬維氏:測試原理將頂部兩相對面具有規定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面,保持規定時間後,卸除試驗力,測量試樣表面壓痕對角線長。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得的商,壓痕被視為具有正方形基面並與壓頭角度相同的理想形狀。
6、顯微維氏:試驗一般在10~35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗,試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸,垂直於試驗面施加試驗力,加力過程中不應有沖擊和震動,直至將試驗力施加至規定值。保持試驗力的時間為10~15秒。對特殊材料,試驗力保持時間可以延長,但誤差應在±2秒。
9. 硬度的檢測方法有哪幾種,各自的檢測范圍都是什麼
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。