A. HB220~250,等于HBC度
HB220~250,这一硬度范围在布氏硬度测量中,通常对应于HRC19.5~24.7的洛氏硬度值。布氏硬度测试通过测量压痕直径来评估材料的硬度,而洛氏硬度则是通过测量压入材料表面的压痕深度来确定硬度。在实际应用中,两种硬度测试方法常被用来评估材料的硬度,尽管它们的测量原理不同,但可以互相转换,以确保材料性能的一致性。
布氏硬度(HB)测试适用于较大粒径压痕的测试,通常用于测试较软的金属和非金属材料。而洛氏硬度(HRC)则适用于较硬材料的测试,尤其在钢铁材料检测中更为常见。两种硬度测试方法之间的转换,可以帮助工程师和材料科学家更好地理解材料的硬度特性,并选择合适的材料用于不同应用场景。
值得注意的是,不同材料在不同温度条件下,其硬度值也会有所变化。因此,在进行硬度测试时,应确保测试条件的一致性,以获得准确的硬度值。此外,对于特定材料,可能需要参考行业标准或制造商的建议,以确定最合适的硬度测试方法。
在进行硬度测试时,了解不同硬度测试方法之间的相互关系,对于确保产品质量和性能至关重要。通过布氏硬度和洛氏硬度之间的转换,可以更好地评估材料的硬度,从而为设计和制造过程提供有力支持。
B. 硬度测试标尺的主要方法
笔者就自己的理解,对图1所示的参考图解析如下:
(取自ISO18265—2003)
图1中横坐标是维氏硬度HV30,范围是50~1100。纵坐标Y1是洛氏硬度,范围是0~120。纵坐标Y2是布氏硬度,范围分为两部分,0~450为使用钢球压头,450~650为使用硬质合金球压头。
图中区域1是有色金属,区域2是钢铁,区域3是硬质合金。从这份图上可读到以下信息:
1.维氏硬度计
维氏硬度试验在跨越有色金属、钢铁和硬质合金的宽广硬度范围内具有一个统一的标尺,图中示出的维氏硬度测试范围是50~1100HV。
其实维氏硬度计具有更宽的测试范围,测试的硬度值可以从几个HV到3000HV以上。可以涵盖几乎全部的金属材料,从很软的金属到很硬的淬火钢、硬质合金,以及玻璃、矿石、陶瓷、人造金刚石等。
2.布氏硬度计
* 布氏硬度计用于测试有色金属和大部分钢铁材料。
* 低硬度有色金属,例如铝和铝合金、紫铜等材料应采用0.102F/D^2=5的试验条件,也可采用0.102F/D^2=10的试验条件,硬度范围为50~100HBS.高硬度有色金属,例如超硬铝合金、黄铜、青铜等应采用0.102F/ D^2=10的试验条件,硬度范围为100~150HBS.钢铁材料应采用0.102F/D^2=30的试验条件,硬度范围为150~450HBS及450~650HBW。
* 布氏硬度计测试范围的上限值是650HBW,这一数值相当于洛氏硬度的60HRC。
* 布氏硬度值和维氏硬度值具有较好的线性关系。
* 布氏硬度值和维氏硬度值数值接近,在硬度值小于450HB时大致有如下关系:HB≈HV。
* 布氏硬度计在硬度值为450以下时,应采用钢球压头,记作HBS,在硬度值450以上时应采用硬质合金球压头,记作HBW。(关于布氏硬度试验的国际标准ISO 6506.1-1999和中国标准GB/T231.1-2002都取消了钢球压头,统一采用硬质合金球压头。以后在进行布氏硬度试验时,钢球压头和HBS硬度值将不再采用。)
3.洛氏硬度计
洛氏硬度试验根据试验力和压头的不同组合,有多种标尺可以选择,不同的标尺用于测试不同硬度范围或尺寸范围的材料。
* HRA标尺用于测试钢铁材料和硬质合金。其测试范围约为50~87HRA,在洛氏硬度试验的各标尺中,HRA是唯一可用于测试硬质合金材料的。事实上,由于HRC标尺的广泛应用,HRA标尺很少用于测试一般钢铁材料,它的用途仅限于测试硬质合金、薄硬钢带和中等厚度的表面硬化钢。
* HRC标尺是所有硬度试验方法中应用最为广泛的,钢铁材料的硬度测试主要采用HRC标尺。
HRC标尺的测试范围包括调质钢、淬火钢、回火钢、硬铸铁、珠光体可锻铸铁和钛合金等,硬度值范围在20~67HRC。尽管标准中给出HRC标尺的上限值可达到70HRC,但是考虑到金刚石压头的寿命,当硬度值大于67HRC时, 人们一般都改用HRA标尺。
* 采用金刚石压头的表面洛氏HR15N、HR30N、HR45N标尺,其硬度测试范围与HRC相当,都是从较硬的软钢到高硬度的淬火钢。这三个标尺的采用,实际上是对HRC标尺的补充,当试样硬度符合HRC的测试范围,只是厚度不足时,就可改用表面洛氏硬度N标尺。国家标准规定,对于采用金刚石压头的洛氏硬度标尺,试样厚度应大于压痕深度的10倍。HRC标尺的试验力是150kg。而HRN标尺的试验力只有15~45kg,减小了试验力,压痕就会变浅,就不会因试样过薄,发生测砧效应而影响硬度测试的准确性。三种标尺的选用规则也是根据试样的厚度。较厚的试样用HR45N标尺,最薄的试样用HR15N标尺,采用HR15N标尺测试淬火硬钢片时,试样厚度可薄至0.15mm。当一个试样的厚度可以同时满足两个以上N标尺要求时,应选用其中试验力最大的一个标尺,这样有助于提高测试精度。
* HRC硬度值和维氏硬度HV及布氏硬度HB之间有着一个粗略的换算关系,了解了这一换算关系常常会给人们带来方便。我们可以粗略认为下列关系存在:HV≈HB≈10HRC。
* HRB标尺也是应用很广泛的硬度测试标尺。它是较硬的有色金属和软钢的主要硬度测试手段。在高硬度黄铜、青铜、不锈钢、冷轧钢板的产品标准中都有采用HRB标尺测试材料力学性能的规定。图1所示HRB标尺的测试范围是10~100HRB,当硬度值接近100HEB时,硬度测试的灵敏度降低,这时应改用HRC标尺。国家标准GB/T230.1-2002规定的HRB标尺测试范围是20~100HRB,这一点与图1是不同的。当材料硬度小于20HRB时,由于压头压入过深,影响测试准确性,此时应改用低一级的HRF标尺。
* HRF标尺是应用较广泛的硬度测试标尺,它在图1中位于HRB标尺的左侧,用于测试比HRB更软的材料,例如紫铜、退火的黄铜、退火的薄钢板、一般的铝合金等。图1中HRF标尺测试范围的下限值低于50HRF,上限值接近120HRF,但是,无论是国际标准,还是中国标准,规定的HRF标尺适用范围都是60~100HRF。当硬度值超过100HRF时,应改用高一级的HRB标尺。当硬度值低于60HRF时,应改用低一级的HRH标尺。