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硬度表示方法及原理


硬度--是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。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余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。最常用的是靜負荷壓入法硬度試驗,即洛氏硬度(HRA|HRB|HRC)、布氏硬度(HB)、維氏硬度(HV),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、強度和韌性等的一種綜合性能指標。

布式硬度 | HB 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,然后卸荷,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 | HV 維氏硬度(HV)以120kg以內的載荷和頂角為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)。 它適用于較大工件和較深表面層的硬度測定。維氏硬度尚有小負荷維氏硬度,試驗負荷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,試驗負荷小于1.961N,適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測定。

邵氏硬度 | HA/HD 具有一定形狀的鋼制壓針﹐在試驗力作用下垂直壓入試樣表面﹐當壓足表面與試樣表面完全貼合時﹐壓針尖端面相對壓足平面有一定的伸出長度L,以L值的大小來表征邵氏硬度的大小,L值越大﹐表示邵爾硬度越低﹐反之越高。

肖氏硬度 | HS 肖氏硬度試驗是一種動載試驗法,其原理是將具有一定質量的帶有金剛石或合金鋼球的重錘從一定高度落向試樣表面,根據重錘回跳的高度來表征測量硬度值大小。符號為HS。重錘回跳得越高,表面測量越硬。A90 屬金剛鉆的硬度、D45屬淬火鋼的硬度。

洛式硬度 | HR 洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:

  • HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料 | 如硬質合金等
  • HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度,用于硬度較低的材料 | 如鑄鐵
  • HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料 | 如淬火鋼等

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系。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系。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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