① 金属材料的硬度测试方法有哪些
金属的硬度,是指金属表面局部体积内抵抗因外物压入而引起的塑性变形的抗力,硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强,金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行,又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有:布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系,机械、机械工艺或金属材料的手册上面一般都有换算关系表。
[布氏硬度HB]
布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面,并保持一定的时间,测量金属表面上的压痕直径d,据此计算出的压痕面积AB,求出每单位面积所受力,用作金属的硬度值,叫布氏硬度,记作HB.
HB=P/AB=P/(πDh)=2P/(πD(D-SQD(D2-d2)))
单位:P-kgf,D,h-mm
对钢来说,一般选用的钢球D为10mm,载荷P为3000kgf,压入时间为10秒。试验所得直径d应在0.25D-0.6D的范围内。布氏硬度的使用上限是HB450,适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。
[洛氏硬度HR]
洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法,因为操作简便、迅速,可以直接读出硬度值,不损伤工件表面,可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点,如因压痕小,对材料有偏析及组织不均匀的情况,测量结果分离度大,再现性较差。
洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120º的金刚石圆锥体,使用于淬火钢等硬的材料。HRA以60kgf的负荷试验,硬度有效范围是>70,适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC以150kgf的负荷试验,硬度有效范围是20-67(相当于HB230-700),适用于淬火钢及调质钢。
软质压头由直径1.588mm(1/16")的钢球制成,使用于退火钢、有色金属等,以HRB表示,硬度有效范围是25-100(相当于HB60-230)。
这三种洛氏硬度在表盘上刻度的颜色有所规定,HRA和HRC为黑色刻度,HRB为红色刻度。
[维氏硬度HV]
维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136º的金刚石四方锥体。
试验时,在载荷P的作用下,在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d,借以计算压痕面积AV,以P/AV的数值表示试样的硬度,以HV表示。
HV=P/AV=1.8544P/d2
载荷P的大小可根据试样的不同选择,一般为5-100kgf。
一般硬度测量方法对应的处理范围:
1. HRA:(洛氏A)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢及其它软硬材质的硬度测试。
2. HK:(Knoop 努氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
3. HRC:(Rockwell C洛氏)用于量测热处理钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。
4. HRB:(Rockwell B洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
5. HR30T:(Rockwell 30T洛氏) 用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
6. HB5:(Brinell 布氏5)用于量测铝、软质铝合金、铸铁、铜、黄铜等。
7. HB30:(Brinell 布氏30)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
8. HV:(Vickers维氏)适用于量测各类材料。
9. R:(Tensile mole拉伸模数 N/mm2)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
10. HR15N:(Rockwell 洛氏HR15N)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。
② 常材料硬度的测定法有哪三种它们主要适应于检验什么材料
(凳早1)硬度(HB)测定法:布氏硬度测定是用一定直径D(mm)的钢球或硬质合金球为压头,施以一定的试验力F(kgf或N),将其压入试样表面,经规定保持时间t(s)后卸除试验力,试样表面将残留压痕。测量压痕球形面积A(mm2)。布氏硬度(HB)就是试验力F除以压痕球形面积A所得的商。布氏硬度试验特别适用于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度为钢件退火、正火和调质后的硬度。
(2)洛式硬度(HR)试验:洛式硬度是以测量压痕深度来表示材料的硬度值。洛式硬度试验所用的压头有两种。一种是圆锥角ɑ=120°的金钢石圆锥体;另一种是一定直径的小淬火枣敬雀钢球。常的三种洛式硬度如表2.1-2所示。洛氏硬度试验常用于检查淬稿谈火后的硬度。
标尺符号压头类型总试验力F(N)测量硬度范围应用举例:
AHRA金钢石圆锥5.88422-88硬质合金、表面薄层硬化钢
BHRB¢1.558钢球980.720-100低碳钢、铜合金、铁素体可锻铸铁
CHRC钢金石圆锥147120-70淬火钢、高硬铸件、珠光体可锻铸铁
(3)维氏硬度(HV)试验:维氏硬度试验适用于常规材料,其压头是两对面夹角ɑ=136°的金钢石四棱锥体。压头在试验力F(N)的作用下,将试样表面压出一个四方锥形的压前,经一定保持时间后,卸除试验力,测量出压痕对角线平均年度并计算压痕的表面积A(mm2),得到HV=0.1891F÷d2。
③ 常用硬度试验有哪几种其各自的优缺点如何
常用的硬度试验有以下几种:
布氏硬度试验(Brinell hardness test):用圆球形钢珠或碳化钨球压入金属表面,测量压痕的直径来表示材料的硬度。优点是对大型件和不规则形状的物体适用;缺点是测试时会造成较大的表面变形,且测试时间较长。
维氏硬度试验激吵(Vickers hardness test):用钻石锥形压头压入金属表面,测量压痕对角线长度来表示材料的硬度。优点是测试精度高,可用于测量各种材料的硬度;缺点是测试时需要相对平整的表面和较高的设备成本。
洛氏硬度试验(Rockwell hardness test):用钢球或钻石锥形压头在金属表面施加一定的荷载,测量压痕的深度或弹性回弹量来表示材料的硬度。优点是测试速度快,设备操作简单;缺点是测试结果受表面粗糙度和材料厚度的影响较大。
夏氏硬度试验(Shore hardness test):用一个圆锥形压头压入物体皮铅雀表面,测量压头下沉的深度来表示材料的硬度。适用于塑料、橡胶等材料的硬度测试。优点是测试操作简便,可直接用手操纵;缺点是只适用于比较软的材料,且燃早测试结果易受温度和湿度等因素的影响。
不同的硬度试验方法在测试精度、测试速度、设备成本、测试对象等方面都有不同的优缺点。在选择硬度试验方法时,应根据实际需要选择适合的测试方法。
④ 有哪些测量材料硬度的方法
硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。
材料具有足够的硬度就能保持其表面的使用性质和外观质量。测定材料硬度的方法常采用的有刻划法、压入法和回弹法
⑤ 常用的测量硬度的方法有几种应用范围是什么
方法:塑料洛氏、邵氏、金属洛氏、金属布氏、金属维氏、显微维氏等。
具体操作:1、塑料洛氏:在规定的加荷时间内,在受试材料上面的钢球上施加一个恒定的初 负荷,随后施加主负荷,然后在恢复到相同的初负荷。 测量结果是由钢球压入材料的总深度,减去卸去主负荷后规定时间内的弹性恢复以及初负荷引起的压入深度。洛氏硬度标尺每一分度表示压头垂直移动0.002mm,具体公式:HR=130-e/0.002 HR— 洛氏硬度值 e-主负荷卸除后的压入深度
2、邵氏:使用邵氏A型硬度机测试,测试时需注意按照标准,测试环境须在标准状态下(23±2℃,50±5% R.H) 进行,且测试前试片须在标准状态下放置40小时以上。测试时,将试片置于硬度试验机平台上。调整使压针头与试样表面的距离至25.4±2.5mm,然后,施加合适力度(不冲击被测物)使压针头压在试样上。待完全压下,与测试物接触1秒内,立即读取刻度值到整数字并记录其结果。
3、金属洛氏:测试原理将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分两个步骤压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,测量在初试验力下的残余压痕深度h,根据h值及常数N和S计算洛氏硬度。洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行,因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在10~35℃的室温进行。试样应平稳地放置在刚性支承物上,并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触,在无冲击和振动的情况下施加试验力,初试验力保持不应超过3秒。将测在不小于1s且不大于8s的时间内,从初试验力增加到总试验力,并保持4s±2s,然后卸除主试验力,保持初试验力,经过短暂稳定后,进行读数。为了读书准确,在试验过程中,硬度计应避免受到任何冲击和震动。
4、金属布氏:测试原理对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面,经规定保持时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕的直径。布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形,其半径是压头球直径的二分之一。
5、金属维氏:测试原理将顶部两相对面具有规定角度的正四棱锥体金刚石压头用试验力压入试样表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商,压痕被视为具有正方形基面并与压头角度相同的理想形状。
6、显微维氏:试验一般在10~35℃的室温进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。保持试验力的时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,但误差应在±2秒。
⑥ 三种鉴定材料的硬度方法是什么
硬度是指金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力。
按照测量方法的不同,可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等,方法分别如下:
1、布氏硬度HB:
布氏硬余蠢明度是用一定的负荷,把一定硬度的淬硬钢球压入材料表面,然后用所加的负荷除以材料上球印的表面积,所得结果就是布氏竖告硬度值。
2、洛氏硬度HR :
洛氏硬度是用120度圆锥形金刚石压入器或直径为1、59毫米的淬硬钢球作为压头,在一定的负荷的作用下压入材料的表面上,用压入的深度来计算材料硬度的大小。洛氏硬度没有单位。
3、维氏硬度HV和显微硬度
测定维氏硬度的原理基本与布氏硬度相同,区别在于压头采用档配锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体。
维氏法所用载荷较小。压痕浅,适用于测量零件薄的表面硬化层、金属镀层及薄片金属的硬度,这是布氏和洛氏所不及的。
⑦ 金属材料的硬度测试方法有哪些
首先从硬度概念来讲,硬度是材料局部抵抗硬物压入其表面的能力,从概念理解测定方法。
其次从硬度的测量发展来讲,硬度的测量包括的划痕法、压入法,但无非就是测量划痕的深度、压痕的面积或者深度。
对于钢铁厂比较常用的比如布氏硬度,是用载荷除以压痕面积代表其硬度,方法容易实现,但在成品表面打布氏硬度的话会留下很明显的压痕;但对于洛氏硬度(金刚石圆锥压头),测量区域小,对成品表面影响小,当然他依靠的是卸载在和后的压痕深度,与布氏硬度原理不一致,另外要求表面光洁度更高。
还有很多其他的测量表征方法,但基本是采用压入法。
刚度、强度和硬度都是材料的力学性能(或称机械性能)指标,为了理解三者的意义,我们首先要知道:
弹性变形:当外力去掉后能恢复到原来的形状和尺寸的变形。
塑性变形:当外力去掉后不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。
接下来,再来理解刚度、强度和硬度,就比较容易了:
刚度:金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
强度:金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
硬度:金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。
其实,三者之间没有必然的联系,不过,硬度是一项综合力学性能指标,一般硬度高的材料,其强度也高。
金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出。
⑧ 硬度的测定方法有哪些
1.金属洛氏 测试原理 将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分两个步骤压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,测量在初试验力下的残余压痕深度h,根据h值及常数N和S计算洛氏硬度。 术语及定义...
2.金属布氏 测试原理 对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面,经规定保持时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕的直径。布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形,...
3.金属维氏 测试原理 将顶部两相对面具有规定角度的正四棱锥体金刚石压头用试验力压入试样表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商,压痕被视...
4.显微维氏 术语及定义 试验力——试验时所用的负载。 压痕对角线——卸载后,压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。 压头夹角——压头顶部两相对面的夹角。 测试程序 试验一般在10~35...
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⑨ 常用的测量硬度的方法有几种其应用范围如何
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,硬度值也就越高。
压入法(布氏、洛氏、维氏)测量硬度,硬度值表示材料表面抵抗另一物体压入时所引起的塑性变形的能力。
回跳法(肖氏、里氏)测量硬度,硬度值代表金属弹性变形功能的大小。
刻划法测量硬度,硬度值表示金属抵抗表面局部破裂的能力。
1. HRA:(洛氏A)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢及其它软硬材质的硬度测试。
2. HK:(Knoop 努氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
3. HRC:(Rockwell C洛氏)用于量测热处理钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。
4. HRB:(Rockwell B洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
5. HR30T:(Rockwell 30T洛氏) 用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
6. HB5:(Brinell 布氏5)用于量测铝、软质铝合金、铸铁、铜、黄铜等。
7. HB30:(Brinell 布氏30)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
8. HV:(Vickers维氏)适用于量测各类材料。
9. R:(Tensile mole拉伸模数 N/mm2)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
10. HR15N:(Rockwell 洛氏HR15N)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。
⑩ 常用的硬度测量方法有哪些
金属洛氏法:
1、洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行,因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验规定在10~35℃的室温进行。
2、试样应平稳地放置在刚性支承物上,并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触,在无冲击和振动的情况下施加试验力,初试验力保持不应超过3秒。
3、将测在不小于1s且不大于8s的时间内,从初试验力增加到总试验力,并保持4s±2s,然后卸除主试验力,保持初试验力,经过短暂稳定后,进行读数。为了读数准确,在试验过程中,硬度计应避免受到任何冲击和震动。
硬度测试实验的注意事项:
1、试样(被测工件)表面应平坦光洁(粗糙度Ra不大于1.6um),无污物等。
2、对于特殊类试样如与压头粘结的活性金属材料,可以适当涂些油料(如煤油)。
3、试样的制取应注意因外界因素引起表面组织变化,从而对硬度值构成影响。如制取试样时因过热引起的烧伤等。
4、试样或者被测层的厚度应负荷标准。如采用金刚石锥压头厚度不小于压痕残余深(压头压入深度)的10倍;球压头不小于压痕残余深度的15倍。
5、对于凹面或者凸面试样应该进行必要的硬度值修正。