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怎么檢測材料的硬度?
時間:2022-01-14 15:44:02   閱讀

硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是材料的重要性能指標之一。


那么,一般都有哪些硬度測試項目呢?

(1)洛氏硬度(HR)

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(如退火鋼、鑄鐵等)。

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)。


洛氏硬度試驗條件

洛氏硬度標尺

壓頭類型

初始試驗力圖片(N)

主試驗力F1(N)

總試驗力F(N)

洛氏硬度范圍

HRA

金鋼石圓錐

98.07

490.03

588.4

20~88HRA

HRB

1.5875鋼球

98.07

882.6

980.7

20~100HRB

HRC

金鋼石圓錐

98.07

1373

1471

20~70HRC


(2)布氏硬度(HB)

布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候,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)。測試載荷與測試鋼球的直徑需根據材料的實際性能再確定。


(3)維氏硬度(HV)

維氏硬度試驗方法是英國史密斯(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)公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比,維氏硬度試驗測量范圍較寬,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,也是根據壓痕單位面積上的載荷來計算硬度值。所不同的是維氏硬度試驗的壓頭是金剛石的正四棱錐體。試驗時,在一定載荷的作用下,試樣表面上壓出一個四方錐形的壓痕,測量壓痕對角線長度,借以計算壓痕的表面積,載荷除以表面積的數值就是試樣的硬度值,用符號HV表示。


(4)努氏硬度(HK)

將頂部兩相對面具有規定角度的菱形棱椎體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面痕長對角線的長度。

努氏硬度是作為絕對數值而測得的硬度,主要在加工方面使用該數值。一般來說,金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米。


硬度檢測種類

類型
用途
HRA用于量測熱處理硬質鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼及其它軟硬材質的硬度測試
HK用于量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度
HRC用于量測熱處理鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等
HRB用于量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度
HR30T用于量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度
HB5用于量測鋁、軟質鋁合金、鑄鐵、銅、黃銅等
HB30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
HV適用于量測各類材料
R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
HR15N用于量測熱處理硬質鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等


(5)里氏硬度(HL)

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術是由瑞士狄爾馬,里伯博士發明的,它是用一定質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,當沖擊體上下運動時,其外圍線圈便感應出與速度成正比的電磁信號,再通過電子線路轉換成里氏硬度值。

便攜式里氏硬度計用里氏(HL)測量后可以轉化為:布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度?;蛴美锸显碇苯佑貌际希℉B)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值。

里氏硬度度有D、DC、D+15、C、G、E、DL七種:

類型外形尺寸重量用途
Df20×70mm75g通用型,用于大部分硬度測量
DCf20×86mm50g沖擊裝置很短,主要用于非常局促的地方,例如孔或圓筒內
D+15f20×162mm80g頭部細小,用于溝槽或凹入的表面硬度測量
Cf20×141mm75g沖擊能量最小,用于測小輕、薄部件及表面硬化層
Gf30×254mm250g沖擊能量大,對測量表面要求低。用于大、厚重及表面較粗糙的鍛鑄件
Ef20×162mm80g壓頭為人造金剛石,用于硬度極高材料的測定
DLf20×202mm80g頭部更加細小,用于狹窄溝槽及齒輪面硬度的測定


(6)肖氏硬度( HS)

簡稱HS。表示材料硬度的一種標準。由英國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。

應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生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐,尖端上常鑲有金剛鉆。測試數值為1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度(即為碰撞前后的速度比乘以1000)


(7)巴氏硬度(HBa)

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,在標準彈簧試驗力作用下,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為一個巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。


(8)韋氏硬度(HW)

一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗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的壓入深度為一個韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。


(9)邵氏硬度(SHORE)

便攜式(橡膠/塑料制品)硬度測試。邵氏硬度是用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(即壓針扎進被測物的深度),以該長度值的大小來表示邵氏硬度的大小。壓針與線性測量設備相連,測量的壓痕深度值隨之通過機械或電子系統轉換為邵氏硬度值。壓痕越深,材料越軟。

邵氏硬度 :具有一定形狀的鋼針,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值的大小來表示邵氏硬度的大小,L值越大,表示邵氏硬度越低,反之越高。

計算公式為: HA=100- L/0.025 ;HD=100- L/0.025;HC=100- L/0.025  

1)HSA常用于檢測軟質塑料橡膠

2)HSD常用于檢測硬質塑料橡膠

 3)HSC常用于檢測泡沫和海綿等軟性材料。 

HSA 測量值大于90的時候應該轉為HSD進行檢測, HSD 測量值小于20的時候應該轉為HSA進行檢測。


(10)IRHD(國際橡膠硬度)

根據球壓頭壓入被測材料的深度,來測量彈性材料或橡膠抵抗壓頭壓入的性能。在1、2.5或5mm球壓頭上施加一個初始接觸力,將壓入深度設置為零。然后增加力值到指定的總負荷,這時測量材料壓入的深度值。IRHD值與壓頭壓入的深度有關系。該測量方法通常被應用于測試較小的部件和O型環。


(11)鉛筆硬度

用于測量塑件或鐵件烤漆表面的鉛筆硬度,測量塑件表面的鉛筆硬度,測量薄膜表面的鉛筆硬度。


(12)莫氏硬度(HM)

是表示礦物硬度的一種標準。1812年由德國礦物學家腓特烈·摩斯(Frederich Mohs)首先提出。是在礦物學或寶石學中使用的標準。

用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度(刻劃法):

滑石1(硬度最?。?,石膏2,方解石3,螢石4,磷灰石5,正長石6,石英7,黃玉8,剛玉9,金剛石10。


莫氏硬度值并非絕對硬度值,而是按硬度的順序表示的值。

莫氏硬度值硬度代表物莫氏硬度值硬度代表物
1滑石、石墨6正長石、丹泉石(坦桑石)、純鈦
1.5皮膚,天然砒霜6~7牙齒(齒冠外層)
2石膏6~6.5軟玉-新疆和田玉
2~3冰塊6.5黃鐵礦
2.5指甲、琥珀、象牙6.5~7硬玉-緬甸翡翠或翠玉
2.5~3黃金、銀、鋁7石英、紫水晶
3方解石、銅、珍珠7.5電氣石、鋯石
3.5貝殼7~8石榴子石
4螢石8黃玉
4~4.5鉑金8.5金綠柱石
4~59剛玉、鉻、鎢鋼
5
磷灰石9.25莫桑寶石
5.5不銹鋼10鉆石


常見金屬莫氏硬度排行表

名稱
莫氏硬度名稱
莫氏硬度名稱
莫氏硬度
0.636
1.546
1.546
1.754.56
24.756.5
2.556.5
2.557
2.55.57.5
2.55.58.5
2.75
5.5



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