‘壹’ 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。
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。
‘叁’ 常用的材料硬度的测量方法有那些
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。所以试验一般规定在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。
4、在多处取值时,两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍,但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍, 但不得小于1mm。
金属布氏法:
1、一般试验在10~35℃的室温进行即可,如果有对温度要求严格的试验(视乎材料对温度的敏感性),试验温度应为23℃±5℃。
2、试验力的选择应保证压痕直径在0.24D~0.6D之间。试验力-压头球直径的平方的比率鞋(1.02F/D2比值)应根据材料和硬度值选择。
3、为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验,应尽可能选取大直径的压头;当试样尺寸允许时,应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。
4、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。
5、试验力保持时间为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、任一压痕中心距试样边缘距离,至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。应在两相互垂直方向测量压痕直径,用两个读数的平均值计算布氏硬度。
金属维氏法:
1、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。
2、试验力保持时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,直至试样不再发生塑性变形,但误差应在±2秒。应测量压痕两条对角线长度,用其算术平均值或通过查表得到硬度值。放大系统应能将对角线放大到视场的25%~75%。
显微维氏法:
1、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。
2、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。
(3)测量硬度的常用方法和优缺点扩展阅读:
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度(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。
‘肆’ 布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点
洛氏硬度计的优点:
1、因有硬质、软质两种压头,故适于各种不同硬质材料的检验,不存在压头变形问题。
2、压痕小,不伤工件表面。
3、操作迅速,立即得出数据,生产效率高,适用于大量生产中的成品检验。
洛氏硬度检测仪缺点是:
1、用不同硬度级测得的硬度值无法统一起来,无法进行比较。
2、对工件的大小有限制。
布氏硬度法:
优点:钢球直径较大,在金属材料表面上留下的压痕也较大,故测得的硬度值比较准确。 布氏硬度值和抗拉强度之间有一定的关系,因此可按布氏硬度值近似确定金属材料的抗拉强度。
缺点:布氏硬度压痕较大,故不宜测定成品及薄片材料。
(4)测量硬度的常用方法和优缺点扩展阅读:
布氏硬度计使用注意事项:
1、由于布氏硬度计属于一种测量工具,最大的故障因操作方法不当等引起的误差,所以在测量之前,要确保布氏硬度计安装是否水平,以及钢球的表面是否光洁平整,直径是否在允许的误差范围之内。
2、在使用过程中,砝码是不可以垂直放置的,需要与布氏硬度计后盖而靠近,同时力点与刀刃的松动也会引起测量过程中的误差,所以在测量之前应当先进行对布氏硬度计的检查。
3、需要安装布氏硬度计的压头与试台,而设备的压头部分需要用无酸的汽油进行清洗,从而防止生锈,在擦拭过程中要用质地较软的纱布来进行。
4、不使用时应罩上防尘罩,以免灰尘进入机器内部。
参考资料来源:网络-布氏硬度
参考资料来源:网络-布氏硬度计
参考资料来源:网络-洛氏硬度
参考资料来源:网络-洛氏硬度计
‘伍’ 何谓布氏硬度,其试验基本原理,优缺点和应用范围是什么
布氏硬度(Brinell Hardness)的测定原理是用一定大小的试验力F(N)(力的单位通常为公斤力kgf,注:1kgf=9.8N,kgf即一千克的力的意思),把直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面,保持规定时间后卸除试验力,用读数显微镜测出压痕平均直径d (mm),然后按公式求出布氏硬度HB值,或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出HB值。
布氏硬度试验法优点:采用的试验力大,球体直径也大,因而压痕直径也大,因此能较准确地反映出金属材料的平均性能。另外,布氏硬度与其他力学性能(如抗拉强度)之间存在着一定的近似关系。
缺点:操作时间较长,对不同材料需要不同压头和试验力,压痕测量较费时;在进行高硬度材料试验时,由于球体本身的变形会使测量结果不准确。布氏硬度试验法又因其压痕较大,不宜用于测量成品及薄件。
应用:用钢球压头测量时,材料硬度值必须小于450;用硬质合金球压头时,材料硬度值必须小于650。
‘陆’ 硬度的检测方法有哪几种,各自的检测范围都是什么
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/肖氏硬度等。
一、 布氏硬度HB
布氏硬度是用一定的负荷(一般为3000kg),把一定硬度的淬硬钢球(常用10、5、2.5毫米)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,所得结果就是布氏硬度值,单位是公斤/平方毫米,但习惯上不予标注。按照GB231-84<金属布氏硬度试验方法>,用淬火钢球所测出的硬度用HBS表示;用硬质合金球为压头所测出的硬度值为HBW.HBS适用于测量退火/正火/调质钢及铸铁/有色金属及硬度小于450HBS的较软材料;HBW适用于测量硬度在450~650HBW之间的淬火材料.
1、优点:由于被测金属压坑面积较大,所以结果比较准确。同时实践证明HB与不淬火钢抗拉强度σb有一定的近似关系,对于低碳钢σb=3.53HB,中碳钢σb=3.5HB,高碳钢σb=3.33HB,灰铸铁σb=0.98HB,(σb单位为Mpa)因此根据材料的布氏硬度值,可以近似地确定金属材料的抗拉强度。
2、缺点:不适合测量HB大于450的材料,因为材料的硬度太高容易引起钢球变形,使得测量结果不准确。同时由于压印较大,不适合测定成品和薄板材料。
二、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。根据所采用的负荷不同,洛氏硬度又分为三种
1、HRA测量硬度很高或硬而薄的HB大于700的金属,如硬质合金表面处理工件等,负荷为60公斤及120o金钢锥);
2、HRB测量较软的退火件及铜、铝及HB=60~230的金属,负荷为100公斤及ф1.588mm钢球;
3、HRC一般用于测量HB=230~700的调质钢或淬火回火后的工件,负荷为150公斤及120o金钢锥;
优点:使用方法简便,可以直接从刻度盘上直接读出数值。由于压印较小,适合测定成品和薄板材料。
缺点:由于压印小,所以不准确,一般多测几点,然后取平均值。
以上三种洛氏硬度中一HRC应用最多,一般经淬火处理的钢材均用它。
洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间的关系约为高硬度时 HRC1/10HB;
三、 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,区别在于压头采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体,单位是公斤/平方毫米,一般不予标出。
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。此外,因压头是金刚石角锥,载荷可调范围大,故对软硬材料均适用,测定范围0~1000HV。
较新的国家标准为GB/T4340.1-1999《金属维氏硬度试验第一部分:试验方法》
用布氏、洛氏、维氏的硬度试验法,载荷大、压痕面积大,只能得到金属材料组织混合物的平均硬度值,当需要测定某个相或某个晶粒硬度时,就要用到显微硬度。
显微硬度试验法的原理与维氏相同,也是以载荷与压痕表面积之比来确定。不同的是所采用的载荷极小,一般在1~120gf(1gf=0.0098N),显微硬度值也可用HV来表示。
四、肖氏硬度HS
肖氏硬度试验是动态力试验中最简单的试验方法。试验时,使一定重量的标准冲头(底端镶有金刚石圆柱体)或钢球从一定高度自由落于试样表面,然后由于试样的弹性变形,又使其回跳到一定高度,可用落下的高度与回跳的高度的比值来计算肖氏硬度值HS。它取决于材料的弹性性质。因此又被称为弹性回跳硬度。
‘柒’ 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。
‘捌’ 材料常用的硬度试验方法有几种
材料的硬度测试大致有三类方法:
1、压入法,主要有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
2、回跳式,主要有肖氏硬度、理氏硬度。
3、刻划法,如莫氏硬度。
上述硬度测试方法的适用范围大致为:
1、布氏硬度通常用于测定铸铁、非铁金属、低合金结构钢及结构钢调质件等。
2、洛氏硬度理论上可用于各种材料硬度的测试,但因用不同的硬度等级测得的硬度值无法比较,故常用于淬火钢的硬度测试。
3、维氏硬度常用于表面淬火时石硬化层深度和化学热处理(如渗氮)件表面硬度测试。
4、肖氏硬度和理氏硬度常用于测试经精加工零件的表面硬度,如机床淬火导轨等。
5、莫氏硬度是一种划痕硬度,主要用于无机非金属材料,特别是矿物的硬度测试。
‘玖’ 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