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                    常見(jiàn)問(wèn)題
                    金屬材料硬度基礎知識
                    發(fā)布時(shí)間:2020-02-12 閱讀:2007

                    工作中,常常需要測量各種硬度值,在HB、HRC之間進(jìn)行轉換,對其中一些數值的基礎知識需要重新梳理下,現將網(wǎng)絡(luò )上一些知識進(jìn)行集合集錦,作為基礎參考資料。


                    情比金堅不算堅,超越鉆石永流傳!大千世界鬼斧神工,萬(wàn)千物品軟硬不同。無(wú)論微觀(guān)世界中八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等等都是硬度產(chǎn)生的一個(gè)物質(zhì)因素。 目前世界最硬的是由碳元素的同位素碳14所組成的金剛石是最硬的。


                     如何衡量哪種物品最硬,需要用硬度試驗來(lái)確定硬度的高低。 硬度試驗是機械性能試驗中最簡(jiǎn)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(chǎn)上需要一個(gè)比較準確的硬度和強度的換算關(guān)系。 實(shí)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(guān)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。由此可見(jiàn)硬度不是一個(gè)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。


                    在鋼鐵行業(yè)中,金屬硬度(Hardness)的代號為H。按硬度試驗方法不同, 常規表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較為常用。布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA,HRB,HRC)、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。


                    1.洛氏硬度


                     洛氏硬度(Rockwellhardness),這是由洛克威爾(S.P.Rockwell)在1921年提出來(lái)的,是使用洛氏硬度計所測定的金屬材料的硬度值。該值沒(méi)有單位,只用代號“HR”表示,其測量方法是,在規定的外加載荷下,將鋼球或金剛石壓頭垂直壓入待試材料的表面,產(chǎn)生凹痕,根據載荷解除后的凹痕深度,利用洛氏硬度計算公式HR=(K-H)/C便可以計算出洛氏硬度。洛氏硬度值顯示在硬度計的表盤(pán)上,可以直接讀取。洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位。當HB>450或者試樣過(guò)小時(shí),不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個(gè)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(lái)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(zhì)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)。


                    2.布氏硬度


                    布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時(shí)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(zhì)合金球壓入被測金屬表面,保持規定時(shí)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(shí)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(shí)際性能再確定。


                    3.維氏硬度


                    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(jìn)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。


                    4.里氏硬度


                    里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬,里伯博士發(fā)明的,它是用一定質(zhì)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(dòng)時(shí),其外圍線(xiàn)圈便感應出與速度成正比的電磁信號,再通過(guò)電子線(xiàn)路轉換成里氏硬度值。


                    5.肖氏硬度


                    簡(jiǎn)稱(chēng)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(xiāo)從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。撞銷(xiāo)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(xiāo)返回速度/撞銷(xiāo)初始速度(即為碰撞前后的速度比乘以1000)


                    6.巴氏硬度


                    巴柯?tīng)?Barcol)硬度(簡(jiǎn)稱(chēng)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(mén)類(lèi),?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(gè)巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。


                    7.努氏硬度


                    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(lái)說(shuō),金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米


                    8.韋氏硬度


                    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(gè)韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。


                    三種測試方法的應用范圍:


                    HRC含意是洛式硬度C標尺,HRC和HB在生產(chǎn)中的應用都很廣泛HRC適用范圍HRC 20--67,相當于HB225--650,若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標尺HRA,若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值,在一定條件下,HB與HRC可以查表互換。


                    洛氏硬度:工業(yè)生產(chǎn)中最常用,適用于硬度較高的金屬材料,如淬火鋼及調質(zhì)鋼 ;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,對應于洛氏硬度的9個(gè)標尺。這9個(gè)標尺的應用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。洛氏硬度沒(méi)有單位,是一個(gè)無(wú)綱量的力學(xué)性能指標,其最常用的硬度標尺有A、B、C三種,通常記作HRA、HRB、HRC,其表示方法為硬度數據+硬度符號,如40HRC。


                    維氏硬度:由于試驗時(shí)加載的壓力小,壓入深度淺,對工件損傷小。特別適用于測量零件的表面淬硬層及經(jīng)過(guò)表面化學(xué)處理的硬度,精度比布氏、洛氏硬度精確。但是維氏硬度的試驗操作較麻煩,一般在生產(chǎn)上很少使用,多用于實(shí)驗室及科研方面。比如滲碳、滲氮、碳氮共滲、電鍍層等的硬度。


                    布氏硬度:一般情況下,硬度低的習慣于用布氏硬度,比如進(jìn)行退火、正火、軋制后空冷、淬火+高溫回火等鋼材。


                    維氏轉換成洛氏的公式HRC=100-37353/(HV+200)


                    1.蕭氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12


                    2.蕭式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15


                    3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(H)


                    4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3


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