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发表于 2008-10-11 13:04:08
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来自： 中国辽宁沈阳
硬度
6 C( \2 C! R8 ?- e- c; \. [% w 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
! U6 v/ I% G( ^3 R# f2 o" x 早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级：& t. J9 c2 k; q. M [* Q" Q$ R) H
1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石
. b& F. U- f( f5 I' U" h2 g0 A 6）正长石 7）石英8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石
8 {* \$ R8 Y8 P: y2 s! v0 L$ C 各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。# h4 n' v) Z0 q3 N- I
试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法$ S7 g+ p( G2 s: A( x; ?2 C
硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。. D, ~" ]0 i; w. l
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。% e: T' i7 z* A. J) M
洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。8 z$ x9 E! r. t% F
维氏硬度以HV表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。
: J5 j( R3 G4 k. P7 u% b 1、钢材的硬度 ：金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同， 9 L# d/ c# \* V; D# G
常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。 ; @. t; K7 S1 f( ~( w6 { U) R
HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。
, m& \+ D; k2 _3 E% H HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。
& B! \1 ?1 C* w2 d" l3 ]5 n1 d HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。
/ i$ g. B5 c- ?5 h# m 便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值。
( `( x- G7 I3 P% \3 M+ O 2、HB - 布氏硬度； / w. `7 G: J' e) m; U: ^
布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。
6 s" C) y. `9 M8 } 布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
* j: m% f( p2 E% Z+ }4 ? 3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
. Y+ h! l* {0 C+ E* b HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
; G9 E* D7 J2 n& y9 _ HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
V2 j W0 t5 v( D HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
# t1 D7 C. O' J2 v" ^, a% g 另外：
# v( m) I' w$ w/ [ 1.HRC含意是洛式硬度C标尺， * O2 ]8 F) K( J9 [5 y: b7 \# r
2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛 ) t, @/ ?, Y8 d
3.HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－650
5 B4 U$ h' }% f P 若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。 ( O9 \. W; @ E6 _/ |7 x7 W
若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。 ; Y+ w0 E7 [( T
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
6 ?) b0 j9 O) w- ~ 4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。
5 B3 B/ U" j o# W 布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。
9 V8 F4 |7 f/ ?4 J6 h 5.洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。
: Q/ H/ n' U9 B, F 布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。
+ a$ c4 U, }7 E- z1 ?. u 6.洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。） 3 ]5 h1 G) I' A' i
布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。 , \5 V+ M6 S) p! d# ?5 i X g
7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。
0 G$ o R: ]' T2 o) j: d+ i 布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。 : B# Y6 V% A/ l& {6 x% l% A9 O/ V% p
8.在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。
" p0 O" D; _# x$ v 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。 7 m0 p2 O! R3 N* S. k5 {
实践证明，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。 ! V2 K0 r) E3 A! c. t" W. ^
另外,天然水中的钙美含量也用硬度表示.我国规定的硬度是:1L水中含的钙盐,镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于10mgCaO(将MgO也换算成CaO)时,其硬度是1°.
3 a; d2 d; K8 E. @6 b% ]! T O 水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类:8 U& z- x0 C) W
很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水
) T& `' b" g, V4 U* x, m 0°～4° 4°～8°8°～16° 16°～30° >30°
! m' E1 B- `, m& B8 U' C H 1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
1 }5 @8 M- T4 m8 c 2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
2 F" E' K& B- k: `/ s) ] 3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
+ ^: Y: @/ t, c$ N/ Z' l" C1 m5 J 硬度测定范围: 5 n( _6 p/ S- R. b$ q
HS<100 ! \& `: h# o* l3 R2 C9 k5 ^
HB<500
' Y5 z% t4 X* L4 z l, I) M HRC<70
7 ?7 Q, j4 J, z g, ? HV<1300 |
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发表于 2008-10-11 08:06:58
