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硬度指标基本知识

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硬度指标基本知识

HBS (布氏硬度)是硬度指标。布氏硬度是根据压痕单位表面积上的载荷大小来计算硬度值,它不适用于测定硬度较高的材料。 布氏硬度=F (载荷)/A凹(压痕球形表面积)

金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。

A 、布氏硬度(HB )

用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F )压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L )。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS (钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。

其计算公式为:

式中:F--压入金属试样表面的试验力,N ;

D--试验用钢球直径,mm ;

d--压痕平均直径,mm 。

测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS 只适用于450N/mm2(MPa )以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d 来表示该材料的硬度,既直观,又方便。

举例:120HBS10/1000130:表示用直径10mm 钢球在1000Kgf

(9.807KN )试验力作用下,保持30s (秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa )。

B 、洛氏硬度(HR )

洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样,都是压痕试验方法。不同的是,它是测量压痕的深度。即,在初邕试验力(Fo )及总试验力(F )的先后作用下,将压头(金钢厂圆锥体或钢球)压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,用测量的残余压痕深度增量(e )计算硬度值。其值是个无名数,以符号HR 表示,所用标尺有A 、B 、C 、

D 、E 、F 、G 、H 、K 等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A 、B 、C ,即HRA 、HRB 、HRC 。

硬度值用下式计算:

当用A 和C 标尺试验时,HR=100-e

当用B 标尺试验时,HR=130-e

式中e--残余压痕深度增量,其什系以规定单位0.002mm 表示,即当压头轴向位移一个单位(0.002mm )时,即相当于洛氏硬度变化一个数。e 值愈大,金属的硬度愈低,反之则硬度愈高。

上述三个标尺适用范围如下:

HRA (金刚石圆锥压头)20-88

HRC (金刚石圆锥压头)20-70

HRB (直径1.588mm 钢球压头)20-100

洛氏硬度试验是目前应用很广的方法,其中HRC 在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB 。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材

料,它弥补了布氏法的不是,较布氏法简便,可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是,由于其压痕小,故硬度值不如布氏法准确。

C 、维氏硬度(HV )

维氏硬度试验也是一种压痕试验方法,是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力(F )压入试验表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度。

维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商,其计算公式为: 式中:HV--维氏硬度符号,N/mm2(MPa);

F--试验力,N ;

d--压痕两对角线的算术平均值,mm 。

维氏硬度采用的试验力F 为5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六级,可测硬度值范围为5~1000HV 。

表示方法举例:640HV30/20表示用30Hgf (294.2N )试验力保持20S (秒)测定的维氏硬度值为640N/mm2(MPa)。

维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点,而克服了它们的基本缺点,但不如洛氏法简便。维氏法在钢管标准中很少用。

HB 是用一定的力将一定直径(2.5、5、10)的钢球压向被测材料的表面,然后测量被测材料表面钢球压痕的直径以判断材料的硬度。 材料的原始状态和钢材的退火、正火或调质常用HB 。

HR 有A 、B 、C3三种。A 和C 用120度的金刚石正圆锥体作测头,

B 用直径1.588的钢球作测头。测量方法都是先用一个预压力将测头压在被测材料的表面,再施以主压力,然后撤除主压力,测量压入深度判断材料的硬度。

HV 是对HR 的一种改良。因120度的正圆锥体不符合金刚石的晶体结构,不易磨好,所以HV 将测头改为棱圆椎体,顶端可以制作得非常精良。测量方法同HR 。

HRA 和HV 用来测量材料经表面热处理,如氮化、渗碳以后的表面硬度,HRC 常用于测量淬火后硬度。


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