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硬度


一、基本概念
     材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同,相互不能直接换算,但可通过试验加以对比。硬度分为:①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度,方法是选一根一端硬一端软的棒,将被测材料沿棒划过,根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说,硬物体划出的划痕长,软物体划出的划痕短。②压入硬度。主要用于金属材料,方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料,以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同,压入硬度有多种,主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。③回跳硬度。主要用于金属材料,方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样,并以试样在冲击过程中储存(继而释放)应变能的多少(通过小锤的回跳高度测定)确定材料的硬度。
 
早在1822年,Friedrichmohs提出用10种矿物来衡量世界上*硬的和*软的物体,这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级:
 
1)滑石 2)石膏 3)方解石4)萤石5)磷灰石
 
6)正长石 7)石英8)黄玉9)刚玉10)金刚石
 
简单记忆方法:滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚。
 
各级之间硬度的差异不是均等的,等级之间只表示硬度的相对大小。
 
试验钢铁硬度的*普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法,这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度[1]等测试方法
 
硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

二、分类
      硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等。
      布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBS\HBW)(参照GB/T231-1984),生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件,以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。
      洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种,它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得*多。压痕较小,可测较薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。
HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。
HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV)以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。维氏硬度常用来测量极薄试样。
HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/VA(冲击速度)。
便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。

三、其他
 
      1.HRC含意是洛氏硬度C标尺,
 
2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛
 
3.HRC适用范围HRC20--67,相当于HB225--650
 
若硬度高于此范围则用洛氏硬度A标尺HRA。
 
若硬度低于此范围则用洛氏硬度B标尺HRB。
 
布氏硬度上限值HB650,不能高于此值。
 
4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。
 
 
5.洛氏硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。
 
布氏硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。
 
6.洛氏硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛氏硬度为多少度是不正确的。)
 
布氏硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。
 
7.洛氏硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。
 
布氏硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。
 
8.在一定条件下,HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为:1HRC≈1/10HB。
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