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硬度

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發表于 2010-10-19 08:59:22 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。 1 y$ }- A% m  a" Y6 A
A、布氏硬度(HB)
# O/ K  g+ s" c; \2 ]用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規定的試驗力(F)壓入式樣表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm2(MPa)。 6 s4 _$ Y1 ^/ f/ L, I9 W6 B8 m- `
其計算公式為: 0 h7 ~/ E0 J& t4 J
式中:F--壓入金屬試樣表面的試驗力,N; 4 }- w$ G* Y5 Y$ ?7 |
D--試驗用鋼球直徑,mm; 2 n  W$ j, ^' K5 [" O
d--壓痕平均直徑,mm。
$ U# |- r& \9 N- I3 b1 d測定布氏硬度較準確可靠,但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀,又方便。
, h) l" g* p" G# d3 N舉例:120HBS10/1000130:表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf(9.807KN)試驗力作用下,保持30s(秒)測得的布氏硬度值為120N/ mm2(MPa)。 # P5 D6 U3 s) ?' U. j. |2 ^6 ?( K
B、洛氏硬度(HK)
% f% j9 [; v$ _8 ~) r9 x9 k洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣,都是壓痕試驗方法。不同的是,它是測量壓痕的深度。即,在初邕試驗力(Fo)及總試驗力(F)的先后作用下,將壓頭(金鋼廠圓錐體或鋼球)壓入試樣表面,經規定保持時間后,卸除主試驗力,用測量的殘余壓痕深度增量(e)計算硬度值。其值是個無名數,以符號HR表示,所用標尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C,即HRA、HRB、HRC。 . j9 z, _+ v# L& C! j
硬度值用下式計算:
. w" K3 ~; C: V1 Y7 o  e2 p當用A和C標尺試驗時,HR=100-e
7 G% O! E: i8 i4 A+ X7 Z: `, a當用B標尺試驗時,HR=130-e $ N; b6 i; r" e8 [% N7 s0 `% F
式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當于洛氏硬度變化一個數。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。 - g* M3 D; P3 B
上述三個標尺適用范圍如下:
& U& N6 {# A: AHRA(金剛石圓錐壓頭)20-88 ; r: a5 R0 N# q$ b' Y5 a) h# q/ B- W0 E
HRC(金剛石圓錐壓頭)20-70 . Y2 A' T. ~0 [! y8 e
HRB(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100 1 L5 y7 i8 A* P+ |$ q
洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中HRC在鋼管標準中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由于其壓痕小,故硬度值不如布氏法準確。
+ K, n# r9 ~6 F/ [, b6 W- L1 ?C、維氏硬度(HV)
& x- ~0 j! C/ j) b維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。 ' P5 o) Z' Z9 W5 w( R; u# n# ~! _
維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為: # P2 `5 ~6 a5 I- x  q
式中:HV--維氏硬度符號,N/mm2(MPa);
3 {9 V5 j- o3 C$ J0 wF--試驗力,N; & [; M# o5 \& l6 J; ^/ {5 n
d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。 8 O: n# k8 O+ m6 g
維氏硬度采用的試驗力F為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六級,可測硬度值范圍為5~1000HV。
0 ~7 X9 f5 [# `" R7 F$ w表示方法舉例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)試驗力保持20S(秒)測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。 / ?  O  E' ?' X, I6 K4 h
維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。
9 u$ d* X: v" {! b+ T9 bHB是用一定的力將一定直徑(2.5、5、10)的鋼球壓向被測材料的表面,然后測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。 ) u7 e+ y9 g" f0 E
材料的原始狀態和鋼材的退火、正火或調質常用HB。
, _( c9 g/ m+ P( ~7 ~% w! I0 FHR有A、B 、C3三種。A和C 用120度的金剛石正圓錐體作測頭,B用直徑1.588的鋼球作測頭。測量方法都是先用一個預壓力將測頭壓在被測材料的表面,再施以主壓力,然后撤除主壓力,測量壓入深度判斷材料的硬度。
3 Y& D+ w4 ^, s- p) O4 xHV是對HR的一種改良。因120度的正圓錐體不符合金剛石的晶體結構,不易磨好,所以HV將測頭改為棱圓椎體,頂端可以制作得非常精良。測量方法同HR。 9 r# ?0 y2 H2 j4 d) l0 ^2 z1 n
HRA和HV用來測量材料經表面熱處理,如氮化、滲碳以后的表面硬度,HRC常用于測量淬火后硬度。
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