硬度試驗方法

1、王良輝2016-52實驗?zāi)繉嶒災(zāi)康牡?. 了解硬度檢測方法的分類及作用了解硬度檢測方法的分類及作用 2.掌握布氏硬度檢測方法的原理及應(yīng)用掌握布氏硬度檢測方法的原理及應(yīng)用 3. 掌握洛氏硬度掌握洛氏硬度硬度檢測方法的原理及硬度檢測方法的原理及 應(yīng)用應(yīng)用概述概述3v 硬度室金屬材料力學性能指標中最常用的一個性能指標。v 硬度的定義：材料對壓入塑性變形、劃痕、磨損或切削等的抗力。v 壓入法硬度的定義：材料在一定條件下抵抗另一本身不發(fā)生殘余變形物體壓入的能力。硬度檢測的特點硬度檢測的特點3v檢測后的制件不被破壞，留在制件表面的痕跡很小，大多數(shù)情況下對制件的使用無影響，可視為無損檢測；v檢測設(shè)備簡單易于

2、掌握；v工作效率高。硬度試驗方法的分類硬度試驗方法的分類3v 按試驗力施加速度分：靜力實驗法和動力試驗法；按試驗力施加速度分：靜力實驗法和動力試驗法； 靜力試驗法：布氏、洛氏、維氏、努普硬度試驗法等；靜力試驗法：布氏、洛氏、維氏、努普硬度試驗法等； 動力試驗法：肖氏、里氏、錘擊、彈簧加力等；動力試驗法：肖氏、里氏、錘擊、彈簧加力等； v 按試驗力大小分：按試驗力大小分：v 宏觀硬度試驗法：試驗力宏觀硬度試驗法：試驗力49.03N（5Kgf）v 小負荷硬度實驗法：小負荷硬度實驗法：試驗力試驗力1.961N-49.03N（0.2-5Kgf）v 顯微硬度實驗法：顯微硬度實驗法：試驗力試驗力0.009

3、8N-1.961N（0.001-0.2Kgf）v 超超顯微硬度實驗法：試驗力顯微硬度實驗法：試驗力0.0098N（0.001Kgf）v 納米級納米級硬度實驗法：試驗力硬度實驗法：試驗力50nN v按試驗力溫度分：按試驗力溫度分：v 常溫硬度：室溫下測試，應(yīng)用最廣泛常溫硬度：室溫下測試，應(yīng)用最廣泛；v 低溫硬度：低溫硬度：0以下某一特定溫度下測試；以下某一特定溫度下測試；v 高溫硬度：室溫以上某一特定溫度下測試。高溫硬度：室溫以上某一特定溫度下測試。 v按試驗原理分：按試驗原理分：v 布氏、洛氏、維氏、肖氏、里氏、努普、韋氏、巴氏、劃痕、銼刀等布氏、洛氏、維氏、肖氏、里氏、努普、韋氏、巴氏、劃痕

4、、銼刀等；v 其他物理檢測方法：超聲波、磁矯頑力、磁導率其他物理檢測方法：超聲波、磁矯頑力、磁導率 布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法3v 1889年-1900年由瑞典工程師部利奈爾（J.A.Brinell）提出，使用最早；由于該測試方法壓痕較大，其硬度值受試樣組織顯微偏析及成分不均勻的影響輕微，結(jié)果分散性好，重復性好，能比較客觀反映材料的客觀硬度。故此測試方法成為最常用，最廣泛的硬度檢測方法。v 原理：v 在規(guī)定檢測力F的作用下，將一定直徑D的硬質(zhì)合金球（淬火鋼球）壓入試樣表面，保持一段時間后卸除檢測力，測量試樣上壓痕的直徑d，根據(jù)d計算球形壓痕的表面積A，布氏硬度值即為檢測力除以壓痕球形表面

5、積A所得的商，單位為N/m。布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法v計算公式：布氏硬度符號：HBW、HBSHBW=F/A，A=DhF-試驗力，N/Kgf；D-D-壓頭直徑，壓頭直徑，mmmm；d-d-壓痕直徑，壓痕直徑，mmmm；h-h-壓痕深度，壓痕深度，mmmm。布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法v計算公式：v 以上公式中F的單位為Kgf，而國際標準使用N為力的基本單位上述公式變?yōu)椋?F的單位為N 布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法v相似性原理及其應(yīng)用： 在進行不是硬度試驗時，照常理分析，同一球體對應(yīng)同一試樣，當試驗力變換時，凹印面積會隨試驗力的大小而變化。但單位面積上的抗力是相同的，即不是硬度值是

6、一常數(shù)。對于不同軟硬的材料試驗力變換時應(yīng)有對應(yīng)差值，保證不同材料的可比性實際上，在硬度檢測中試驗力與球任意變換時，直徑的變化與凹印面積的變化在球冠與接近球徑處是非線性關(guān)系的，對于軟硬差異大的材料，壓頭壓入深淺不同其應(yīng)力狀況時復雜的。所以上述理想狀況不存在。也就是說，在不是硬度測試時，不能任意選擇壓頭和試驗力，必須遵守一定的規(guī)則，這就是相似性眼里的提出。布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法v相似性原理及其應(yīng)用： 相似性原理的應(yīng)用，在布氏硬度試驗方法中時十分重要的，對于硬度不同的材料，如能采用變換試驗力和壓頭球徑的辦法獲得同意的壓入角，就能獲得準確的可比硬度值。在實際測試時，注意選擇試驗力和球徑的合理

7、搭配，控制壓入角和球徑在一定范圍內(nèi)變化，就能獲得對同意種材料由相同的硬度值，對于不同硬度的材料能獲得可比較的硬度值的結(jié)果。布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法v相似性原理及其應(yīng)用： 實踐證明，即使同一種材料，用固定直徑的球形壓頭，其硬度值隨試驗力的改變而又差異，見右圖。不是硬度分別為228HBS10/3000/30；100HBS10/1000/30；46HBS10/500/30，三種不同的材料，在變換試驗力的情況下所得到的布氏硬度值與壓痕直徑d與球直徑D之比的關(guān)系曲線。從中可以看出，當合理選擇試驗力和壓頭的球徑，當d =0.24D-0.6D時，壓入角大小對應(yīng)為28-74，硬度值更接近真實值，當d=

8、0.375D，壓入角為44時，硬度值為最真實的。在d =0.24D-0.6D外的范圍時，硬度值不能從對照表中查出。布氏硬度檢測方法布氏硬度檢測方法v布氏硬度標準：GB/T231.1-2002 標準規(guī)定：實驗厚度至少應(yīng)為壓痕深度的8倍（原標準規(guī)定是10倍）；兩相鄰壓痕中心距離至少為壓痕平均直徑的3倍（原標準規(guī)定是4倍）vK常數(shù)的含義及選擇 K值為試驗力F與球鐵直徑D的平方的比率；進行不是硬度測試時，K值選擇的一般規(guī)律是：應(yīng)的材料K值高，軟的材料K值低。K值選擇的目的是為了使D值能控制在0.24D-0.6D之間。洛氏硬度檢測方法3v 1914年，由美國人洛克威爾（S.P.Rockwell和H.M.

9、Rockwell）提出；1919年，1921年兩次對硬度計進行改進，奠定了現(xiàn)在洛氏硬度計的雛形。1930年威爾遜（G.H.Wilson）對硬度計進行更新設(shè)計，使洛氏硬度檢測方法和設(shè)備更加完善，并一直沿用至今。v 原理 采用120金剛石圓錐或規(guī)定直徑的淬火鋼球（硬質(zhì)合金球）作壓頭，在初始力F0作用下，產(chǎn)生h1的壓入深度，再加上主載荷F1，在F0和F1的共同作用下將壓頭壓入實驗表面，之后卸除主載荷F1，保持初始試驗力F0，測試壓痕深度殘余增量h，根據(jù)h 值及常數(shù)N、S，計算出洛氏硬度值。3v 洛氏硬度符號及公式F0-初始試驗力，F(xiàn)1-主試驗力，F(xiàn)-總試驗力：F=F0+F1N-給定的標尺的度數(shù)S-給定的標尺的單位，mm；洛氏硬度=N-h/S，所以洛氏硬度為一無單位崗量。洛氏硬度檢測方法洛氏硬度檢測方法v 洛氏硬度符號及公式洛氏硬度檢測方法v 洛氏硬度標尺及技術(shù)參數(shù)洛氏硬度檢測方法v 洛氏硬度應(yīng)用范圍及特點v 洛氏硬度檢測操作簡便、迅速、工作效率高；v 產(chǎn)生的壓痕小，對制件表面沒有明顯損傷；v 由于使用金剛石壓頭和兩種直徑的球作壓頭，有三種檢測力，共計9個標尺，可以檢測從軟到較硬材料的硬度應(yīng)用范圍廣；v 應(yīng)有初始檢測力，所以試件表面輕微的不平度對硬度的影響比布氏硬度和維氏硬度都小。洛氏硬度檢測方法v 洛氏硬度檢測注意事項v 檢測時，必須保證檢測力方向與試樣表面垂直v 加載時速度要