硬度指標

硬度表示材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。一般硬度越高,材料的耐磨性越好。硬度不是一個簡單的物理概念,而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。

常用的硬度指標

常用的硬度指標有:布氏硬度(HB),洛氏硬度(HR),維氏硬度(HV),一下分別介紹。

布氏硬度(HB)

以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載後,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)。

測定布氏硬度較準確可靠,布氏硬度範圍為8~650HB。但一般HB只適用於450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對於較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀,又方便。

洛氏硬度(HR)

當HB>450或者試樣過小時,不能採用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭,以規定的試驗力使其壓入試樣表面。試驗時,先加初試驗力,然後加主試驗力。壓入試樣表面之後卸除主試驗力,在保留初試驗力的情況下,根據試樣表面壓痕深度,確定被測金屬材料的洛氏硬度值。

洛氏硬度值由h的大小確定,壓入深度h越大,硬度越低;反之,則硬度越高。一般說來,按照人們習慣上的概念,數值越大,硬度越高。因此採用一個常數c減去h來表示硬度的高低。並用每0.002㎜的壓痕深度為一個硬度單位。由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值,用符號HR表示。

由此獲得的洛氏硬度值HR為一無名數,試驗時一般由試驗機指示器上直接讀出。

根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:

HRA:是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度極高的材料(如硬質合金等)。

HRB:是採用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用於硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

HRC:是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

洛氏硬度的三種標尺中,以HRC套用最多,一般經淬火處理的鋼或工具都採用HRC測量。在中等硬度情況下,洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間關係約為1:10,如40HRC 相當於400HBS 。如50HRC,表示用HRC標尺測定的洛氏硬度值為50。硬度值應在有效測量範圍內(HRC為20-70)為有效。

維氏硬度(HV)

維氏硬度試驗原理與布氏硬度相似,也是根據壓痕單位表面積上的試驗力大小來計算硬度值。區別在於壓頭採用錐面夾角為136°的金剛石正四稜錐體,將其以選定的試驗力壓入試樣表面,按規定保持一定時間後卸除試驗力,通過測量壓痕的對角線長可以計算出壓痕的表面積,試驗力與壓痕的表面積相除得到的商就是維氏硬度值。

維氏硬度法適用範圍寬,尤其適用於測定金屬鍍層、薄片金屬及化學熱處理後的表面硬度,其結果精確可靠。當試驗力小於0.2 kgf (1.961N)時,可用於測量金相組織中不同相的硬度。

試驗優缺點

優點:①與布氏、洛氏硬度試驗比較,維氏硬度試驗不存在試驗力與壓頭直徑有一定比例關係的約束; ②不存在壓頭變形問題; ③壓痕輪廓清晰,採用對角線長度計量,精確可靠,硬度值誤差較小。

缺點:其硬度值需要先測量對角線長度,然後經計算或查表確定,故效率不如洛氏硬度試驗高。根據壓頭形狀、材料及載入大小的不同,硬度可有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度,它們適用於不同的材料。

肖氏硬度(HS)

肖氏硬度採用回跳實驗來確定硬度值。試驗方法如下:將撞銷從一定高度落到試樣表面,撞銷發生回跳,根據回跳的高度來確定材料的硬度值。

肖氏硬度法的優點是簡便易得,缺點是準確度稍差。

熱門詞條

聯絡我們