硬度換硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標(biāo)。硬度試驗的方法較多,原理也不相同,測得的硬度值和含義也不完全一樣。常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗,即布氏硬度HB、洛氏硬度HRA,HRB,HRC、維氏硬度HV,橡膠塑料邵氏硬度HA,HD等硬度其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而里氏硬度Hl、肖氏硬度HS則屬于回跳法硬度試驗,其值代表金屬彈性變形功的大小。因此,硬度不是一個單純的物理量,而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)。
含意是洛式硬度C標(biāo)尺,
和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛
適用范圍HRC 20--67,相當(dāng)于HB225--650
若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA。
若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB。
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度計C標(biāo)尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐,試驗載荷為一確定值,中國標(biāo)準(zhǔn)是150公斤力。
布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球HBS或硬質(zhì)合金球HBW,試驗載荷隨球直徑不同而不同,從3000到31.25公斤力。
5.洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數(shù)點求平均值,適用成品和薄片,歸于無損檢測一類。
布式硬度壓痕較大,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.洛式硬度的硬度值是一無名數(shù),沒有單位。因此習(xí)慣稱洛式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,然后查表或計算,操作較繁瑣。
8.在一定條件下,HB與HRC可以查表互換。
硬度試驗是機(jī)械性能試驗中簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機(jī)械性能試驗,生產(chǎn)上需要一個比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。
實踐證明,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。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(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。
硬度的一種表示方法,叫“洛氏硬度”
洛氏硬度
洛氏硬度試驗采用三種試驗力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應(yīng)于洛氏硬度的9個標(biāo)尺。這9個標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。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)用多的硬度試驗方法。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。
表面洛氏硬度試驗采用三種試驗力,兩種壓頭,它們有6種組合,對應(yīng)于表面洛氏硬度的6個標(biāo)尺。表面洛氏硬度試驗是對洛氏硬度試驗的一種補(bǔ)充,在采用洛氏硬度試驗時,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,就應(yīng)改用表面洛氏硬度試驗。這時采用與洛氏硬度試驗相同的壓頭,采用只有洛氏硬度試驗幾分之一大小的試驗力,就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗結(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,因為壓頭的圓錐部分壓入太多,靈敏度下降,這時應(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,壓頭尖端承受的壓力過大,金剛石容易損壞,壓頭壽命會大大縮短,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)ASTM E140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的測量范圍已成為慣例。 HRA標(biāo)尺有一個特殊用途。在使用洛氏硬度計測試鋼試樣時,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時可改用HRB標(biāo)尺,當(dāng)硬度值大于60HRA時可改用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,由于鋼球的壓入深度過大,金屬蠕變加劇,試樣在試驗力作用下的變形時間延長,測試值準(zhǔn)確度降低,此時應(yīng)改用HRF標(biāo)尺。當(dāng)硬度值大于100HRB時,因為鋼球壓入深度過淺,靈敏度降低,精度下降,此時應(yīng)改用HRC標(biāo)尺。在使用HRB標(biāo)尺測試鋼試樣時,一個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,決不可使用HRB標(biāo)尺做測試,因為用鋼球壓頭誤測了淬火鋼,鋼球就可能會變形,鋼球壓頭就會損壞,這是鋼球壓頭損壞的主要原因。遇到這種情況時應(yīng)先用金剛石壓頭,用HRA標(biāo)尺測試一下,再決定是用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。
分為金屬類洛氏硬度,塑料類洛氏硬度(HRR)
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