主要看你用的是什么布氏硬度計了
布氏、洛氏、維氏硬度試驗(yàn)原理及優(yōu)缺點(diǎn)介紹
硬度是指材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力,是衡量材料軟硬的判據(jù),是一個綜合的物理量。
材料的硬度越高,耐磨性越好,故常將硬度值作為衡量材料耐磨性的重要指標(biāo)之一。
硬度的測定常用壓入法。把規(guī)定的壓頭壓入金屬材料表面層,然后根據(jù)壓痕的面積或深度確定其硬度值。根據(jù)壓頭和壓力不同,常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和維氏硬度(HV)。
一、布氏硬度
1、試驗(yàn)原理
用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球,以相應(yīng)的試驗(yàn)力F壓入試樣表面,保持規(guī)定的時間后卸除試驗(yàn)力,在試樣表面留下球形壓痕,如左圖所示。布氏硬度值用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。用淬火鋼球作壓頭時,布氏硬度用符號“HBS”表示;用硬質(zhì)合金球作壓頭,布氏硬度用符號“HBW”表示。
HBS(HBW):用鋼球(硬質(zhì)合金球)試驗(yàn)的布氏硬度值;
F:試驗(yàn)力(N); d:壓痕平均直徑(mm); D:鋼球(硬質(zhì)合金球)直徑(mm).
布氏硬度的單位為N/mm2,但習(xí)慣上只寫明硬度值而不標(biāo)出單位。
2、選擇試驗(yàn)規(guī)范
在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時,鋼球直徑D、施加的試驗(yàn)力F和試驗(yàn)力保持時間、應(yīng)根據(jù)被測試金屬的種類和試樣厚度,按下表所示的布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范正確地進(jìn)行選擇。
3、試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)
布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是:試驗(yàn)時使用的壓頭直徑較大,在試樣表面上留下壓痕也較大,測得的硬度值也較準(zhǔn)確。
布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是:對金屬表面的損傷較大,不易測試太薄工件的硬度,也不適于測定成品件的硬度。
布氏硬度試驗(yàn)常用來測定原材料、半成品及性能不均勻的材料(如鑄鐵)硬度
二、洛氏硬度計
1、試驗(yàn)原理
洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭,以規(guī)定的試驗(yàn)力使其壓入試樣表面。試驗(yàn)時,先加初試驗(yàn)力,然后加主試驗(yàn)力。壓入試樣表面之后卸除主試驗(yàn)力,在保留初試驗(yàn)力的情況下,根據(jù)試樣表面壓痕深度,確定被測金屬材料的洛氏硬度值。
如圖所示,0-0為金剛石壓頭還沒有和試樣接觸的位置。1-1是在初試驗(yàn)力作用下壓頭所處的位置,壓入深度為h1,目的是為了消除由于試樣表面不光潔對試驗(yàn)結(jié)果的精確性造成的不良影響。圖中2-2在總試驗(yàn)力(初試力+主試驗(yàn)力)作用下壓頭所處位置,壓入深度為h2。3-3是卸除主試驗(yàn)力后壓頭所處的位置,由于金屬彈性變形得到恢復(fù),此時壓頭實(shí)際壓入深度為h3。故由于主試驗(yàn)力所引起的塑性變形而使壓頭壓入深度為h=h3-h1。洛氏硬度值由h的大小確定,壓入深度h越大,硬度越低;反之,則硬度越高。一般說來,按照人們習(xí)慣上的概念,數(shù)值越大,硬度越高。因此采用一個常數(shù)c減去h來表示硬度的高低。并用每0.002㎜的壓痕深度為一個硬度單位。由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值,用符號HR表示。
式中,c為常數(shù)(對于 HRC、HRA,c取0.2;對于HRB,c取0.26)。由此獲得的洛氏硬度值HR為一無名數(shù),試驗(yàn)時一般由試驗(yàn)機(jī)指示器上直接讀出。
三、維氏硬度
布氏硬度試驗(yàn)不適用于測定硬度較高的材料。
洛氏硬度試驗(yàn)雖然可用于測定較材料和硬材料,但其硬度值不能進(jìn)行比較。
維氏硬度試驗(yàn)可以測量從軟到硬的各種材料以及金屬零件的表面硬度,并有連續(xù)一致的硬度標(biāo)尺。
1、試驗(yàn)原理
維氏硬度試驗(yàn)原理與布氏硬度相似,也是根據(jù)壓痕單位表面積上的試驗(yàn)力大小來計算硬度值。區(qū)別在于壓頭采用錐面夾角為136°的金剛石正四棱錐體,將其以選定的試驗(yàn)力壓入試樣表面,按規(guī)定保持一定時間后卸除試驗(yàn)力,測量壓痕兩對角線長度,如書上P9圖1-5所示。維氏硬度值用四棱錐壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示,符號HV。
式中 F-作用在壓頭上的試驗(yàn)力(N),d-壓痕兩對角線長度的平均值(㎜),HV值的單位為N /㎜ 2 ,但習(xí)慣上只寫出硬度值而不標(biāo)出單位。
2、常用試驗(yàn)力及其適用范圍(恒儀硬度計&金相制樣設(shè)備 http://gm4000.cn)
維氏硬度試驗(yàn)所用試驗(yàn)力視其試件大小、薄厚及其它條件,可在49.03-980.7N的范圍內(nèi)選擇試驗(yàn)力。常用的試驗(yàn)胃有49.03、98.07、196.1、294.2、490.3、980.7N。HV符號前面的數(shù)字為硬度值,后面依次用相應(yīng)數(shù)字注明試驗(yàn)力和試驗(yàn)力保持時間(10-15s不標(biāo)注)。如640/HV30/20,表示30kgf (294.2N) 試驗(yàn)力,保持時間為20s測得維氏硬度值為640。
維氏硬度法適用范圍寬,尤其適用于測定金屬鍍層、薄片金屬及化學(xué)熱處理后的表面硬度,其結(jié)果精確可靠。當(dāng)試驗(yàn)力小于0.2 kgf (1.961N)時,可用于測量金相組織中不同相的硬度。
3、試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):①與布氏、洛氏硬度試驗(yàn)比較,維氏硬度試驗(yàn)不存在試驗(yàn)力與壓頭直徑有一定比例關(guān)系的約束; ②不存在壓頭變形問題; ③壓痕輪廓清晰,采用對角線長度計量,精確可靠,硬度值誤差較小。
缺點(diǎn):其硬度值需要先測量對角線長度,然后經(jīng)計算或查表確定,故效率不如洛氏硬度試驗(yàn)高。
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