硬度 - 物理學(xué)專業(yè)術(shù)語
現(xiàn)在所說的硬度其實(shí)就是表面硬度。材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。

基本概念
硬度分為:①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度,方法是選一根一端硬一端軟的棒,將被測材料沿棒劃過,根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說,硬物體劃出的劃痕長,軟物體劃出的劃痕短。②壓入硬度。主要用于金屬材料,方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)間的不同,壓入硬度有多種,主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。③回跳硬度。主要用于金屬材料,方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測材料的試樣,并以試樣在沖擊過程中儲(chǔ)存(繼而釋放)應(yīng)變能的多少(通過小錘的回跳高度測定)確定材料的硬度。
硬度分類
劃痕硬度
1722年,法國的R.-A.F.de列奧米爾首先提出了極粗糙的劃痕硬度測定法。此法是以適當(dāng)?shù)牧κ贡缓筒牧显谝桓梢欢擞矟u變到另一端軟的金屬棒上劃過,根據(jù)棒上出現(xiàn)劃痕的位置確定被測材料的硬度。1822年,F(xiàn).莫斯以十種礦物的劃痕硬度作為標(biāo)準(zhǔn),定出十個(gè)硬度等級,稱為莫氏硬度。十種礦物的莫氏硬度級依次為:金剛石(10),剛玉(9),黃玉(8),石英(7),長石(6),磷灰石(5),螢石(4),方解石(3),石膏(2),滑石(1)。其中金剛石最硬,滑石最軟。莫氏硬度標(biāo)準(zhǔn)是隨意定出的,不能精確地用于確定材料的硬度,例如10級和9級之間的實(shí)際硬度差就遠(yuǎn)大于2級和1級之間的實(shí)際硬度差。但這種分級對于礦物學(xué)工作者野外作業(yè)是很有用的。
壓入硬度
用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測材料,根據(jù)材料表面局部塑性變形的程度比較被測材料的軟硬,材料越硬,塑性變形越小。壓入硬度在工程技術(shù)中有廣泛的用途。壓頭有多種,如一定直徑的鋼球、金剛石圓錐、金剛石四棱錐等。載荷范圍為幾克力至幾噸力(即幾十毫牛頓至幾萬牛頓)。壓入硬度對載荷作用于被測材料表面的持續(xù)時(shí)間也有規(guī)定。主要的壓入硬度有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等。
洛氏硬度
這種硬度測定法是美國的S.P.洛克韋爾于1919年提出的,它基本上克服了布氏測定法的上述不足。洛氏硬度所采用的壓頭是錐角為120°的金剛石圓錐或直徑為1/16英寸(1英寸等于25.4毫米)的鋼球,并用壓痕深度作為標(biāo)定硬度值的依據(jù)。測量時(shí),總載荷分初載荷和主載荷(總載荷減去初載荷)兩次施加,初載荷一般選用10千克力,加至總載荷后卸去主載荷,并以這時(shí)的壓痕深度來衡量材料的硬度。洛氏硬度記為HR,所測數(shù)值寫在HR后,洛氏硬度值計(jì)算公式為:
式中h表示塑性變形壓痕深度(毫米);k是規(guī)定的常量;分母中的0.002(毫米)是每洛氏硬度單位對應(yīng)的壓痕深度。對應(yīng)于金剛石圓錐壓頭的k=0.20(毫米),對應(yīng)于鋼球壓頭的k=0.26(毫米)。
為了適應(yīng)極寬闊的測量范圍,可采用改變載荷和更換壓頭兩種辦法。不同的載荷和壓頭組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺,常用的標(biāo)尺有A、B、C三種。標(biāo)尺B用于中等硬度的金屬材料,如退火的低碳鋼和中碳鋼、黃銅、青銅和硬鋁合金;壓頭為直徑1/16英寸的鋼球;載荷為100千克力。其標(biāo)尺范圍是由HRB0到HRB100,硬度高于HRB100時(shí)鋼球可能被壓扁。標(biāo)尺C用于硬度高于HRB100的材料,如淬火鋼、各種淬火和回火合金鋼。壓頭為頂角120°的金剛石圓錐;載荷為150千克力。標(biāo)尺C的使用范圍是從HRC20到HRC70,標(biāo)尺B和C是洛氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)尺。標(biāo)尺A用于鎢、硬質(zhì)合金及其他硬材料,還用于淬硬的薄鋼帶。由于大載荷容易損壞金剛石壓頭,所以載荷改為60千克力。標(biāo)尺A是所有洛氏硬度標(biāo)尺中唯一能在退火黃銅直到硬質(zhì)合金這樣廣闊的硬度范圍內(nèi)使用的標(biāo)尺。
洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標(biāo)尺是HRC、HRB和HRF,其中HRC標(biāo)尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標(biāo)尺用于測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬,但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。
表面洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力,兩種壓頭,它們有6種組合,對應(yīng)于表面洛氏硬度的6個(gè)標(biāo)尺。表面洛氏硬度試驗(yàn)是對洛氏硬度試驗(yàn)的一種補(bǔ)充,在采用洛氏硬度試驗(yàn)時(shí),當(dāng)遇到材料較薄,試樣較小,表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層時(shí),就應(yīng)改用表面洛氏硬度試驗(yàn)。這時(shí)采用與洛氏硬度試驗(yàn)相同的壓頭,采用只有洛氏硬度試驗(yàn)幾分之一大小的試驗(yàn)力,就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗(yàn)結(jié)果。表面洛氏硬度的N標(biāo)尺適用于類似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD測試的材料;T標(biāo)尺適用于類似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG測試的材料。
HRC標(biāo)尺的使用范圍是20~70HRC,當(dāng)硬度值小于20HRC時(shí),因?yàn)閴侯^的圓錐部分壓入太多,靈敏度下降,這時(shí)應(yīng)改用HRB標(biāo)尺。盡管HRC標(biāo)尺被規(guī)定的上限值為70HRC,但是當(dāng)試樣硬度大于67HRC時(shí),壓頭尖端承受的壓力過大,金剛石容易損壞,壓頭壽命會(huì)大大縮短,因此一般應(yīng)改用HRA標(biāo)尺。
HRA標(biāo)尺的使用范圍是20-88HRA,由美國標(biāo)準(zhǔn)ASTME140可以獲得以下?lián)Q算關(guān)系:
27HRA≈30HRB
60HRA≈100HRB≈20HRC
85.6HRA≈68HRC
可見,HRA標(biāo)尺的測試范圍涵蓋了從軟鋼(HRB)、硬鋼(HRC)到硬質(zhì)合金的硬度范圍。然而,事實(shí)上HRA標(biāo)尺很少用于測試軟鋼,主要用于測試薄硬鋼板、深層滲碳鋼和硬質(zhì)合金。在硬質(zhì)合金方面,由于技術(shù)進(jìn)步,有些材料硬度已達(dá)到93-94HRA,這已超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。工程上超出HRA高端的測量范圍已成為慣例。HRA標(biāo)尺有一個(gè)特殊用途。在使用洛氏硬度計(jì)測試鋼試樣時(shí),如果不知試樣是軟鋼還是硬鋼,可先用HRA標(biāo)尺試測一下,當(dāng)硬度值小于60HRA時(shí)可改用HRB標(biāo)尺,當(dāng)硬度值大于60HRA時(shí)可改用HRC標(biāo)尺。
HRB標(biāo)尺的使用范圍是20~100HRB,當(dāng)硬度值低于20HRB時(shí),由于鋼球的壓入深度過大,金屬蠕變加劇,試樣在試驗(yàn)力作用下的變形時(shí)間延長,測試值準(zhǔn)確度降低,此時(shí)應(yīng)改用HRF標(biāo)尺。當(dāng)硬度值大于100HRB時(shí),因?yàn)殇撉驂喝肷疃冗^淺,靈敏度降低,精度下降,此時(shí)應(yīng)改用HRC標(biāo)尺。在使用HRB標(biāo)尺測試鋼試樣時(shí),一個(gè)特別值得注意的地方是:當(dāng)預(yù)先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時(shí),決不可使用HRB標(biāo)尺做測試,因?yàn)橛娩撉驂侯^誤測了淬火鋼,鋼球就可能會(huì)變形,鋼球壓頭就會(huì)損壞,這是鋼球壓頭損壞的主要原因。遇到這種情況時(shí)應(yīng)先用金剛石壓頭,用HRA標(biāo)尺測試一下,再?zèng)Q定是用HRB還是用HRC。
HRF標(biāo)尺的使用范圍是60~100HRF。HRF標(biāo)尺是國外使用較多的一個(gè)標(biāo)尺,它是測試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測手段。但是在我國,也存在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊短缺的問題,它的應(yīng)用也受到了限制。
HRG標(biāo)尺適用于HRB值接近100的材料,對于鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度范圍介于HRB標(biāo)尺的高端和HRC標(biāo)尺低端的材料,如果改用HRG標(biāo)尺,就可以大大改善測試的靈敏度,提高測試精度。
其他
1.HRC含意是洛氏硬度C標(biāo)尺,
2.HRC和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛
3.HRC適用范圍HRC20--67,相當(dāng)于HB225--650
若硬度高于此范圍則用洛氏硬度A標(biāo)尺HRA。
若硬度低于此范圍則用洛氏硬度B標(biāo)尺HRB。
布氏硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐,試驗(yàn)載荷為一確定值,中國標(biāo)準(zhǔn)是150公斤力。
布氏硬度計(jì)之壓頭為淬硬鋼球(HBS或硬質(zhì)合金球(HBW),試驗(yàn)載荷隨球直徑不同而不同,從3000到31.25公斤力。
5.洛氏硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數(shù)點(diǎn)求平均值,適用成品和薄片,歸于無損檢測一類。
布氏硬度壓痕較大,測量值準(zhǔn),不適用成品和薄片,一般不歸于無損檢測一類。
6.洛氏硬度的硬度值是一無名數(shù),沒有單位。(因此習(xí)慣稱洛氏硬度為多少度是不正確的。)
布氏硬度的硬度值有單位,且和抗拉強(qiáng)度有一定的近似關(guān)系。
7.洛氏硬度直接在表盤上顯示、也可以數(shù)字顯示,操作方便,快捷直觀,適用于大量生產(chǎn)中。
布氏硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然后查表或計(jì)算,操作較繁瑣。
8.在一定條件下,HB與HRC可以查表互換。其心算公式可大概記為:1HRC≈10HB。
布氏硬度
布氏硬度是瑞典工程師J.A.布里涅耳于1900年提出的。它在工程技術(shù)特別是機(jī)械和冶金工業(yè)中廣泛使用。布氏硬度的測量方法是用規(guī)定大小的載荷P,把直徑為D的鋼球壓入被測材料表面,持續(xù)規(guī)定的時(shí)間后卸載,用載荷值(千克力,1千克力等于9.80665牛頓)和壓痕面積(平方毫米)之比定義硬度值。布氏硬度HB的計(jì)算式為:
式中d為壓痕的直徑。
1908年德國的E.邁耶爾指出,若要使不同直徑的鋼球在同一材料上測得同樣的硬度,就需要改變載荷值,使壓痕保持幾何相似,相似條件為:
式中P1、D1和P2、D2分別為兩組測量條件中的載荷值和鋼球直徑。
若D=10毫米,P=3000千克力,載荷持續(xù)時(shí)間10秒,則硬度數(shù)可直接寫在布氏硬度符號后面,例如HB250。若是其他測定條件,則應(yīng)將條件用小號字寫在布氏硬度符號后面,例如,HB5/250/30100表示在D=5毫米、P=250千克力、載荷持續(xù)時(shí)間為30秒的條件下測得布氏硬度數(shù)為100。布氏硬度測定法只能在硬度不高于HB450的情況下使用。因?yàn)樘驳牟牧蠒?huì)使鋼球明顯變形。布氏硬度測定法比較費(fèi)時(shí)。為了在測定時(shí)得到清晰的壓痕,試樣必須經(jīng)過表面準(zhǔn)備和打磨等處理。在制作完畢的機(jī)械零件上作布氏硬度測定,會(huì)由于壓痕過大影響零件的正常裝配和使用性能。因此布氏硬度測定法不適于檢測大批量生產(chǎn)的零件。
布氏硬度 - HB一般用于材料較軟的時(shí)候,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度 - HRC一般用于硬度較高的材料,如熱處理后的硬度等等。
布氏硬度 - HB是以一定大小的試驗(yàn)載荷,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面,保持規(guī)定時(shí)間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時(shí)間,去載后,負(fù)荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值 - HB,單位為公斤力/mm2 - N/mm2。
測試載荷與測試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實(shí)際性能再確定。
標(biāo)注方法舉例
150HBW10/1000/30表示壓頭直徑為10mm的硬質(zhì)合金球,在1000kgf試驗(yàn)力的作用下,保持30s時(shí)測得的布氏硬度值為150
維氏硬度
維氏硬度試驗(yàn)方法是英國史密斯(R.L.Smith)和塞德蘭德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司試制了第一臺(tái)以此方法進(jìn)行試驗(yàn)的硬度計(jì)。和布氏、洛氏硬度試驗(yàn)相比,維氏硬度試驗(yàn)測量范圍較寬,從較軟材料到超硬材料,幾乎涵蓋各種材料。
維氏硬度的測定原理基本上和布氏硬度相同,也是根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來計(jì)算硬度值。所不同的是維氏硬度試驗(yàn)的壓頭是金剛石的正四棱錐體。試驗(yàn)時(shí),在一定載荷的作用下,試樣表面上壓出一個(gè)四方錐形的壓痕,測量壓痕對角線長度,除以計(jì)算壓痕的表面積,載荷除以表面積的數(shù)值就是試樣的硬度值,用符號HV表示。主要用于確定鋼的表面滲氮硬化程度。維氏硬度測量法所用的壓頭是金剛石正四棱錐(圖1),它的兩相對面間的夾角為136°,載荷有5、10,20、30、50、100千克力等幾種,用壓出的四棱錐壓痕表面積除載荷所得的值作為維氏硬度值,記為HV,即
式中P為載荷;S為壓痕對角線長度(毫米);為四棱錐壓頭兩相對面間夾角,=136°。
用于測定上述硬度的儀器以英國維克斯-阿姆斯特朗公司制造的應(yīng)用較廣,故得名為維氏硬度。
新型非晶材料(AM-III)的維氏硬度HV高達(dá)113GPa,可劃傷單晶金剛石。
顯微硬度
主要用于確定很薄的材料、細(xì)金屬絲、小型精密零件(如鐘表和儀表零件)的硬度,測定淬硬表面的硬度變化率,研究小面積內(nèi)硬度的變化以及在金相學(xué)中研究金屬中不同相體的硬度等。測量方法與維氏硬度基本相同,但載荷很小,以克力計(jì)數(shù);壓痕的特征尺寸也很小,需要用讀數(shù)顯微鏡測出,故得名。1939年,英國國家標(biāo)準(zhǔn)局決定采用F.努普、C.G.彼得斯和W.B.埃默森提出的菱形金剛石四棱錐壓頭(稱為努普壓頭,見圖2)。其壓痕長對角線L和短對角線長度W之比大約為7:1,壓痕深度約為L的1/30,故在壓痕較淺的情況下也能較精確地測出長對角線的長度。用努普壓頭測定的顯微硬度數(shù)又稱努普硬度數(shù)。在顯微硬度測定中也允許使用普通的136°金剛石正四棱錐壓頭。
顯微硬度的符號以HM表示,若用努普壓頭,則努普硬度數(shù)為:
式中P以千克力為單位;L表示菱形壓痕的長對角線長度(毫米);CP是一個(gè)常數(shù),其值與L和壓痕投影面積之比有關(guān)。若用136°正四棱錐壓頭,則
式中P為載荷,常用的載荷有2、5、10、50、100、200克力等幾種;S為正方形壓痕的對角線長度,以微米為單位,由顯微硬度計(jì)上的讀數(shù)顯微鏡測出。
里氏硬度
里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬,里伯博士發(fā)明的,它是用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體,在一定力的作用下沖擊試件表面,然后反彈。由于材料硬度不同,撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料,當(dāng)沖擊體上下運(yùn)動(dòng)時(shí),其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號,再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。
標(biāo)注方法舉例
640HV
肖氏硬度
也稱回跳硬度,簡稱HS。表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。由英國人肖爾 - AlbertF.Shore于1906年研究淬火鋼的硬度測定法時(shí)提出的。
肖氏硬度測定法的測量原理是:用重量為1/12盎司力(1盎司力等于0.2780牛頓)的帶有金剛石圓頭或鋼球的小錘,從10英寸的高度自由落下,使小錘以一定的動(dòng)能沖擊試樣表面。小錘的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成試樣表面塑性變形功而被消耗;另一部分轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥詰?yīng)變能被試樣儲(chǔ)藏。試樣彈性變形恢復(fù)時(shí)釋放出能量,使小錘回跳一定高度。被測物越硬則彈性極限越高,儲(chǔ)藏的彈性應(yīng)變能越多,小錘回跳得越高。回跳硬度的符號是HS,它以小錘回跳高度進(jìn)行分度?;靥捕葦?shù)只能在彈性模量相同的材料之間進(jìn)行比較,否則就會(huì)得出橡皮比鋼更硬的結(jié)論。壓入硬度的測量屬于靜力測定法,而回跳硬度的測量則屬于動(dòng)力測定法。
巴氏硬度
巴柯爾 - Barcol硬度 - 簡稱巴氏硬度,最早由美國Barber-Colman公司提出,是近代國際上廣泛采用的一種硬度門類,一定形狀的硬鋼壓針,在標(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)力作用下,壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義每壓入0.0076mm為一個(gè)巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。
努氏硬度
努氏硬度是作為絕對數(shù)值而測得的硬度,主要在加工方面使用該數(shù)值。一般來說,金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米
韋氏硬度
一定形狀的硬鋼壓針,在標(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義0.01mm的壓入深度為一個(gè)韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。
硬度測定
實(shí)踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強(qiáng)度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。
壓入法(布氏、洛氏、維氏)測量硬度,硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時(shí)所引起的塑性變形的能力。
回跳法(肖氏、里氏)測量硬度,硬度值代表金屬彈性變形功能的大小。
刻劃法測量硬度,硬度值表示金屬抵抗表面局部破裂的能力。
硬度測定范圍:
HS<100
HBW3~660
HRC20~70,?HRA20~88,?HRB20~100
HR15N70~94,HR30N42~86,HR45N20~77
HR15T67~93,HR30T29~82,HR45T10~72
HV<4000
另外,天然水中的鈣鎂含量也用硬度表示.我國規(guī)定的硬度是:1L水中含的鈣鹽,鎂鹽折合成CaO和MgO的總量相當(dāng)于10mgCaO - 將MgO也換算成CaO時(shí),其硬度是1°.
水的硬度是水質(zhì)的重要指標(biāo),通常分為五類:
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很軟水 |
軟水 |
中硬水 |
硬水 |
很硬水 |
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0°~4° |
4°~8° |
8°~16° |
16°~30° |
>30° |
測試種類
1.HRA: - 洛氏A用于量測熱處理硬質(zhì)鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼及其它軟硬材質(zhì)的硬度測試。
2.HK: - Knoop?努氏用于量測較軟材質(zhì)的鋼及非鐵材料之硬度。
3.HRC: - Rockwell?C洛氏用于量測熱處理鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。
4.HRB: - Rockwell B洛氏用于量測較軟材質(zhì)的鋼及非鐵材料之硬度。
5.HR30T: - Rockwell30T洛氏?用于量測較軟材質(zhì)的鋼及非鐵材料之硬度。
6.HB5: - Brinell?布氏5用于量測鋁、軟質(zhì)鋁合金、鑄鐵、銅、黃銅等。
7.HB30: - Brinell?布氏30用于熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、沖拉材料鋼、深沖鋼帶料等。
8.HV: - Vickers維氏適用于量測各類材料。
9.R: - Tensile?module拉伸模數(shù)?N/mm2用于熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、沖拉材料鋼、深沖鋼帶料等。
10.HR15N: - Rockwell洛氏HR15N用于量測熱處理硬質(zhì)鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。
測量方法
洛氏硬度:
采用測量壓入深度的方式,硬度值可直接讀出,操作簡單快捷,工作效率高。然而由于金剛石壓頭的生產(chǎn)及測量機(jī)構(gòu)精度不佳。
特點(diǎn):
1.測量迅速簡便,效率高;
2.試驗(yàn)力小,壓痕??;
3.可測定各種材料的硬度;
4.可測定較薄工件的硬度;
5.可測成品;
6.測量精度低,需要多次測量取平均值。
維氏硬度:
代號:HV
簡介:維氏硬度英文詞條名:Vickers-hardness表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。由英國科學(xué)家維克斯首先提出。以49.03~980.7N(5kg~10kg)的負(fù)荷,將相對面夾角為136°的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后,用測量壓痕對角線長度,再按公式來計(jì)算硬度的大小。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測定。維氏硬度尚有小負(fù)荷維氏硬度,試驗(yàn)負(fù)荷1.961~<49.03N,它適用于較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測定;顯微維氏硬度,試驗(yàn)負(fù)荷<1.961N,適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測定。
HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度 - HV以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度值 - HV。
維氏硬度計(jì)算公式為:
P為載荷,如10kg。d為壓痕對角線長度 - mm。HV10
維氏硬度計(jì)測量范圍寬廣,可以測量工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料,從很軟的材料(幾個(gè)維氏硬度單位)到很硬的材料(3000個(gè)維氏硬度單位)都可測量。
測試樣圖:
陶瓷拋光樣品壓痕光學(xué)顯微鏡照片 - 對角線d
布氏硬度:
具有較大的壓頭和較大的試驗(yàn)力,得到壓痕較大,因而能測出試樣較大范圍的性能。與抗拉強(qiáng)度有著近似的換算關(guān)系。測量結(jié)果較為準(zhǔn)確。對材料表面破壞較大,不適合測量成品。測量過程復(fù)雜費(fèi)事。適合測量灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料,適用于原料及半成品硬度測量。
對于測量精度,維氏大于布氏,布氏大于洛氏。
特點(diǎn):
1.試驗(yàn)力大,壓痕大,準(zhǔn)確性高;
2.測量效率低;
3.不宜測量太小或太薄的試樣;
4.不宜測高硬度材料;
5.不宜測成品。
顯微硬度:
壓痕極小,可以歸為無損檢測一類;適用于測量諸如鐘表較微小的零件,及表面滲碳、氮化等表面硬化層的硬度。除了正四棱錐金剛石壓頭之外,還有三角形角錐體、雙錐形、船底形、雙柱形壓頭,適用于測量特殊材料和形狀的硬度。
努氏硬度:
努氏硬度測量精度比維氏硬度還要高,而且同樣試驗(yàn)力下,比維氏硬度壓入深度較淺,適合測量薄層硬度。再加上努氏壓頭作用下壓痕周圍脆裂傾向性小,適合測量高硬度金屬陶瓷材料,人造寶石及玻璃、礦石等脆性材料。
肖氏硬度:
肖氏硬度-Shore?scleroscope?hardness?.
操作簡單,測量迅速,試驗(yàn)力小,基本不損壞工件,適合現(xiàn)場測量大型工件,廣泛應(yīng)用于軋輥及機(jī)床、大齒輪、螺旋槳等大型工件。肖氏硬度是軋輥重要指標(biāo)之一。
簡稱HS。表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。由英國人肖爾 - Albert?F.Shore首先提出。
應(yīng)用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐,尖端上常鑲有金剛鉆。用測得的撞銷回跳的高度來表示硬度。
肖氏硬度試驗(yàn)是一種動(dòng)態(tài)力試驗(yàn),與布、洛、維等靜態(tài)力試驗(yàn)法相比,準(zhǔn)確度稍差,受測試時(shí)的垂直性,試樣表面光潔度等因素的影響,數(shù)據(jù)分散性較大,其測試結(jié)果的比較只限于彈性模量相同的材料。它對試樣的厚度和重量都有一定要求,不適于較薄和較小試樣,但是它是一種輕便的手提式儀器,便于現(xiàn)場測試,其結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,測試效率高。
肖氏硬度計(jì)適用于測定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值。肖氏硬度計(jì)便于攜帶,特別適用于冶金、重型機(jī)械行業(yè)中的中大型工件,例如大型構(gòu)件、鑄件、鍛件、曲軸、軋輥、特大型齒輪、機(jī)床導(dǎo)軌等工件。在橡膠、塑料行業(yè)中常稱作邵氏硬度。
