1金屬硬度概述

硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標,它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力,也可表述為材料抵抗殘餘變形和反破壞的能力。硬度不是一個簡單的物理概念,而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。
硬度試驗根據其測試方法的不同可分為靜壓法(如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBS\HBW)(參照GB/T231-1984),生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件,以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。
洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種,它們的測量範圍和應用範圍也不同。一般生產中HRC用得最多。壓痕較小,可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。
維氏硬度以HV表示(參照GB/T4340-1999),測量極薄試樣。

2金屬硬度分述

布氏硬度
布氏硬度(HB)一般用於材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用於硬度較高的材料,如熱處理后的硬度等等。
布式硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面,保持規定時間,然後卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布式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(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負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)。
維氏硬度
無縫鋼管維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,可用於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。

注意事項

⒈HRC含意是洛式硬度C標尺。
⒉HRC和HB在生產中的應用都很廣泛。
⒊HRC適用範圍HRC 20--67,相當於HB225--650;若硬度高於此範圍則用洛式硬度A標尺HRA,若硬度低於此範圍則用洛式硬度B標尺HRB,布式硬度上限值HB650,不能高於此值。
⒋洛氏硬度計C標尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐,試驗載荷為一確定值,中國標準是150千克力。
布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球(HBS)或硬質合金球(HBW),試驗載荷隨球直徑不同而不同,從3000到31.25千克力。
⒌洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數點求平均值,適用成品和薄片,歸於無損檢測一類。
布式硬度壓痕較大,測量值准,不適用成品和薄片,一般不歸於無損檢測一類。
⒍洛式硬度的硬度值是一無名數,沒有單位。(因此習慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。)
布式硬度的硬度值有單位,且和抗拉強度有一定的近似關係。
⒎洛式硬度直接在錶盤上顯示、也可以數字顯示,操作方便,快捷直觀,適用於大量生產中。
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然後查表或計算,操作較繁瑣。
⒏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≈1/10HB。
硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關係。
實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。

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