文档介绍：金属硬度实验
Metals degree of hardness experiments
实验目的 Experiment purpose
1 掌握金属布氏、洛氏硬度的实验原理和测定方法;
2 了解各种硬度实验方法的特点、应用范围及选用原则;
3 学会正确使用各种硬度计及它们之间的换算关系。
一硬度
(一)基本概念
1. 硬度定义
硬度是衡量金属材料软硬的一种性能指标。
2 常用硬度测量方法和分类
硬度测量基本可分为压入法和划痕法。
压入法中,根据加载速度不同又可分为静载压入法和动载压入法(弹性回跳法)。
在静载压入法中根据载荷、压头和表示方方法不同,又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等多种。
压入法比较简单,能测量所有金属材料的硬度,不损坏零件,而且在一定条件下和材料抗拉强度等性能指标有一定关系,可由硬度值推断其他强度指标,实际工作中使用最多。
金属硬度实验方法国家标准及使用范围
标准编号
标准名称
使用范围
GB231-84
金属布氏硬度试验方法
用于黑色、有色金属的原材料检验,也可用于退火、正火钢铁试件的硬度测试
GB230-83
金属洛氏硬度试验方法
主要用于热处理后金属材料的性能检测
GB4340-84
金属维氏硬度试验方法
用于薄板材或金属表层的硬度测定,以及较精确的硬度测定
GB4342-84
金属显微维氏硬度试验方法
主要用于测定金属的组织组成物或组成相的硬度
(二) 硬度测量原理
1. 布氏硬度
布氏硬度的测量原理是用一定载荷P(kgf),把直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合金头压入被测金属的表面,保持一定时间后卸载,根据金属压痕的表面积F(mm2),除载荷所得的商值即为布氏硬度,其符号用HB表示,代表单位压痕面积上所承受的压力,一般不标出单位。
在实际实验时,由于测量压痕直径d比h方便,因此将上式h换算成d的表达式
式中,HBS、HBW分别代表用钢球和金刚石压头测得的硬度,d是唯一变量,试验是只要测出压痕直径d(mm),可通过计算,或查布氏硬度表即可得到HB值。
由于金属软硬不同,工件薄厚、大小不同,不能仅采用一种标准载荷和钢球直径D,需要在生产实验时,能使用不同大小负荷P和钢球直径D。
对同一种材料采用不同载荷和钢球直径,能否得到同一硬度值,关键在于压痕的几何形状相似性。如图所示,要保证几何相似性,必须保证钢球压入角j相等。
由图可知,
此式说明,若压入角不变,为了
使同一种材料二者所得HB不变,则要
求P/D2保持常数,这就是由压痕相似性原理导出的P和D选配原则,硬度实验时必须执行。
国家标准规定布氏硬度实验时, P/D2的比值为30,10,,根据金属材料种类、试样硬度范围和厚度的不同,按照小表规范选择钢球直径P、载荷P记载和保持时间。
2 、布氏硬度测定的技术要求
试样表面要与试验台平行,并有一定的光洁度,以使压痕边缘清晰,保证精确测量压痕直径d。
压痕应距试样边缘>D(钢球直径),两压痕之间的距离>2D。
测定压痕直径时,应在相互垂直的方向上测量直径,取其平均值为d。
为表明试验条件,可在HB值后标注D/P/T,如HB 10/3000/10,即表示此硬度值是在D=10mm,P=3000Kgf,T=10秒的条件下得到的