文档介绍：75 硬度测试技术一、硬度的概念硬度的测定是材料在力学性能研究中最简便, 最常用的一种方法。所谓硬度, 是材料对一更硬物体压入其内时所表现的抵抗能力。硬度计在生产和科研中应用十分广泛,这是由于硬度试验与其它机械性能试验如拉伸、弯曲试验等比较,具有下列特点: ⒈试验后工件不被破坏; ⒉可以在各种形状和尺寸的试件上进行试验,不需要特别试样; ⒊试验方法简单,操作方便,测量迅速; ⒋材料的硬度与其强度极限有近似的正比关系: σ b =KHB 公斤/ 毫米 2 式中 K 为一系数, 不同的材料和不同的热处理状态其 K 值不同。例如碳钢的 K 值为 , 调制状态的合金钢为。常用的硬度测试试验方法有:布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度,以及里氏、肖氏硬度等。硬度测试没有在性能测试实验室,而在金相热处理实验室中,是个有趣的现象。方便现场检验的需要,应该是首要的考虑(同学们可以考证)。二、洛氏硬度洛氏硬度法是采用金刚石圆锥体( 锥角为 120 °) 和采用淬火钢球( 直径为毫米) 做压头。一般较硬的金属材料( 如淬火后的工件) 用金刚石压头; 较软的金属材料则用钢球压头。其测试压痕为可见, 所以人们认为其是宏观硬度测试。洛氏硬度的测试原理是根据压头压入试样表面的不可变的压痕深度来比较材料的硬度数值的高低。如果直接以压痕深度大小作为计量指标,则会出现硬金属的硬度值小,而软金属的硬度值反而大的现象, 这不符合人们的一般习惯。因此,用一个选定的常数 K 来减去所得压痕深度值作为洛氏硬度的指标,即 hK HR ??当以钢球为压头时, K= ;以金刚石锥体为压头时, K= 。此外,在读数上又规定以压入深度毫米作为标尺刻度的一格, 这样, 前者的常数相当于 130 格, 后者的常数相当于 100 格, 因此, 洛氏硬度值可由下式确定: 黑色表盘) 红色表盘) (002 .0 100 (002 .0 130 h HRC h HRB ????因此可知, 当压痕深度 h= 时, HRB=30 , HRC=0 , 这也说明为什么 HRB 要取作为常数的原因。因为,B 标尺是测试较软的金属材料, 试验时有的压痕深度可能超过以上, 若取作为常数, 硬度将会得到负值,为此,常把 HRB 的常数取得大些。洛氏硬度的测试数据是无量纲。 1 、载荷与压头的配合 76 图 5-1 HR-150A 型洛氏硬度计 A 标尺----60 kg+ 金刚石压头 C 标尺----150 kg+ 金刚石压头 B 标尺---- 100kg+ 钢球压头 2 、测量范围标尺符号硬度及几何尺寸常用硬度值范围应用举例 A 测量的材料预计是硬,但是样品较薄 20~88 碳化物、表面淬火钢等; 对于硬质合金, 也测量 HRA , 不考虑厚薄。 B 测量的材料预计是软,样品比较厚 20~100 软钢、退火钢、铜合金等 C 测量的材料预计是硬,并且样品较厚 20~70 淬火钢、调制钢等 3、注意事项⑴压痕位置的选择:压痕离试样边缘及压痕之间的距离应大于倍压痕直径。⑵操作动作的要求:加载、卸载要平稳,避免猛力。⑶未知样品的软硬情况下, 应当首先测量 HRA 或 HRC ; 明确比较软后,即, HRA ≤ 60( HRC ≤ 20) 再测量 HRB ,避免损坏钢球压头。 4、操作规程以实验室现有的设备, HR-150A 型洛氏硬度计为例, 说明一般的操作规程。⑴选择压头及载荷。⑵按照试样形状、大小选取载物台, 然后将试样的上下两面磨平, 置于载物台上。⑶预加载荷,依顺时针方向旋转升降手轮,使试样与压头接触, 并观察读数百分表上小指针移动到小红点处, 大指针在 B-C 线左右 2分度格之内为止。⑷手动调整读数盘,使百分表盘上的长指针对准硬度值的起点。如果试验 HRB 时, 使长指针与表上红字 B 处对准; 如果试验 HRC 、 HR A 时,则把长指针与表上黑字 C 处对准。⑸加主载荷, 平稳地向自己的方向扳动加荷手柄, 手柄扳动到位后即可松开, 待表盘上的指针处于稳定不动状态( 应当确定较为固定的载荷保持时间)。⑹卸主载荷,向远离自己的方向平稳地推动卸载手柄,恢复到原来加荷前的位置。⑺读出硬度值:长针指向的数字为硬度值。 HRB 读里圈的红色数字; HRC 、 HRA 读外圈的黑色数字。⑻卸预载荷:逆时针方向旋转升降手轮,使试样与压头脱离接触,并略微远离。⑼重新选取新的测试位置,或变换测试试样,从⑶~⑻重复进行。 5 、应用范围应用范围很广, 可用于试验各种钢铁原材料、有色金属、经淬火后高硬度工件、表面热处理工件及硬质合金等。 6 、使用优点压痕小(对试样的外观没有损