材料硬度检测知识汇总

  新闻资讯     |      2020-12-09 09:04:14

材料硬度检测

硬度(Hardness)

 

(1)洛氏硬度

是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:
  

HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
  

HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
  

HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

原理

  用金刚石圆锥或淬火钢球压头,在试验压力F 的作用下,将压头压入材料表面,保持规定时间后,去除主试验力,保持初始试验力,用残余压痕深度增量计算硬度值,实际测量时,可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。

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压头:圆锥角等于120°的圆锥体,或者直径为D=1.588mm的淬火钢球。

计算公式:

—— K值为常数,金刚石压头取100,球形压头取130。

- 洛氏硬度表示方法 -

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- 适用范围 -

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(2)布氏硬度

布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。

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布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。

- 原理 -

采用直径为D的压头,施加一定的压力,将压头压入试样表面,经规定的时间保压后,卸除压力,试验表面留下压痕。

用试验压力除以压痕球形表面积得到的值就是布氏硬度值。


压头材质:淬火钢球;硬质合金球。

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计算公式:

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布氏硬度相似原理:对同一种材料,只要试验力F/D?保持为一常数,则其压入角相同,所测得的结果定会相同,对不同材料所测得的硬度值可以进行比较。

- 布氏硬度表示方法 -

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- 适用范围 -

适合具有大晶粒金属材料的硬度测得,例如铸铁及其合金,各种退火、调制处理后以及大多数出厂供货的钢材等。特别是对于较软的金属,如纯铝、铜、锡、锌等及其合金,测定出的硬度很准确。


(3)维氏硬度

维氏硬度试验方法是英国史密斯(R.L.Smith)和塞德兰德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比,维氏硬度试验测量范围较宽,从较软材料到超硬材料,几乎涵盖各种材料。

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维氏硬度的测定原理基本上和布氏硬度相同,也是根据压痕单位面积上的载荷来计算硬度值。所不同的是维氏硬度试验的压头是金刚石的正四棱锥体。试验时,在一定载荷的作用下,试样表面上压出一个四方锥形的压痕,测量压痕对角线长度,借以计算压痕的表面积,载荷除以表面积的数值就是试样的硬度值,用符号HV表示。


 

(4)里氏硬度

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马,里伯博士发明的,它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹。由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值。


(5)肖氏硬度

简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。
 

应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥,尖端上常镶有金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度(即为碰撞前后的速度比乘以1000)


(6)巴氏硬度

巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国 Barber-Colman公司提出,是近代国际上广泛采用的一种硬度门类, 一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下,压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa。


(7)努氏硬度

努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度,主要在加工方面使用该数值。一般来说,金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米


(8)韦氏硬度

一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。


 
硬度检测种类
1. HRA:(洛氏A)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢及其它软硬材质的硬度测试。
2. HK:(Knoop 努氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
3. HRC:(Rockwell C洛氏)用于量测热处理钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。
4. HRB:(Rockwell B洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
5. HR30T:(Rockwell 30T洛氏) 用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
6. HB5:(Brinell 布氏5)用于量测铝、软质铝合金、铸铁、铜、黄铜等。
7. HB30:(Brinell 布氏30)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
8. HV:(Vickers维氏)适用于量测各类材料。
9. R:(Tensile module拉伸模数 N/mm2)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
10. HR15N:(Rockwell 洛氏HR15N)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。

金属硬度测试标准

GB/T 230. 1-2004金属洛氏硬度试验第1 部分:试验方法
GB/T 231. 1-2002 金属布氏硬度试验第1 部分:试验方法
GB/T4340.1-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 1818-1994 金属表面洛氏硬度试验方法
GB/T 17394-1998 金属里氏硬度试验方法
GB/T 18449.1-2009 金属材料努氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 4341-2001 金属肖氏硬度试验方法
GB/T 4342-1991 金属显微维氏硬度试验方法
ASTM E 18-2012 金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度试验方法
ASTM E l0-2012金属材料布氏硬度试验方法
ASTM E 92-82(2003) 金属材料维氏硬度试验方法
ASTM E 103-84(2002) 金属材料快速压痕硬度试验方法
ASTM E 110-82(2002) 用便携式硬度仪测定金属材料压痕硬度的试验方法
ASTM E 384-2006e1  材料显微压痕硬度的试验方法





 

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