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計量論壇

標題: 金屬硬度檢測方法 [打印本頁]

作者: csxfjsw123    時間: 2007-7-13 13:48
標題: 金屬硬度檢測方法
金屬硬度檢測方法

    硬度是評定金屬材料力學性能最常用的指標之一。硬度的實質是材料抵抗另一較硬材料壓入的能力。硬度檢測是評價金屬力學性能最迅速、最經濟、最簡單的一種試驗方法。硬度檢測的主要目的就是測定材料的適用性,或材料為使用目的所進行的特殊硬化或軟化處理的效果。對于被檢測材料而言,硬度是代表著在一定壓頭和試驗力作用下所反映出的彈性、塑性、強度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。由于通過硬度試驗可以反映金屬材料在不同的化學成分、組織結構和熱處理工藝條件下性能的差異,因此硬度試驗廣泛應用于金屬性能的檢驗、監督熱處理工藝質量和新材料的研制。
    金屬硬度檢測主要有兩類試驗方法。一類是靜態試驗方法,這類方法試驗力的施加是緩慢而無沖擊的。硬度的測定主要決定于壓痕的深度、壓痕投影面積或壓痕凹印面積的大小。靜態試驗方法包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏等。其中布、洛、維三種試驗方法是應用最廣的,它們是金屬硬度檢測的主要試驗方法。這里的洛氏硬度試驗又是應用最多的,它被廣泛用于產品的檢驗,據統計,目前應用中的硬度計70%是洛氏硬度計。另一類試驗方法是動態試驗法,這類方法試驗力的施加是動態的和沖擊性的。這里包括肖氏和里氏硬度試驗法。動態試驗法主要用于大型的,不可移動工件的硬度檢測。
    各種金屬硬度計就是根據上述試驗方法設計的。下面分別介紹基于各種試驗方法的硬度計的原理、特點與應用。
    1.布氏硬度計(GB/T231.1—2002)
    1.1布氏硬度計原理
    對直徑為d的硬質合金球壓頭施加規定的試驗力,使壓頭壓入試樣表面,經規定的保持時間后,除去試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑d,布氏硬度用試驗力除以壓痕表面積的商來計算。

    HB =F / S                             ………………   (1-1)
    =F / πdH                           ………………   (1-2)
   式中:F   ——   試驗力,N;
    S   ——   壓痕表面積,mm;
    d   ——   球壓頭直徑,mm;
    H   ——    壓痕深度, mm;
    d   ——    壓痕直徑,mm。
    1、2布氏硬度計的特點:
    布氏硬度試驗的優點是其硬度代表性好,由于通常采用的是10 mm直徑球壓頭,3000kG試驗力,其壓痕面積較大,能反映較大范圍內金屬各組成相綜合影響的平均值,而不受個別組成相及微小不均勻度的影響,因此特別適用于測定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料。它的試驗數據穩定,重現性好,精度高于洛氏,低于維氏。此外布氏硬度值與抗拉強度值之間存在較好的對應關系。
    布氏硬度試驗的缺點是壓痕較大,成品檢驗有困難,試驗過程比洛氏硬度試驗復雜,測量操作和壓痕測量都比較費時,并且由于壓痕邊緣的凸起、凹陷或圓滑過渡都會使壓痕直徑的測量產生較大誤差,因此要求操作者具有熟練的試驗技術和豐富經驗,一般要求由專門的實驗員操作。
    1.3布氏硬度計的應用
    布氏硬度計主要用于組織不均勻的鍛鋼和鑄鐵的硬度測試,鍛鋼和灰鑄鐵的布氏硬度與拉伸試驗有著較好的對應關系。布氏硬度試驗還可用于有色金屬和軟鋼,采用小直徑球壓頭可以測量小尺寸和較薄材料。布氏硬度計多用于原材料和半成品的檢測,由于壓痕較大,一般不用于成品檢測。
    1.4布氏硬度試驗條件的選擇
    如同洛氏硬度試驗關于標尺的選擇一樣,布氏硬度試驗也要遇到試驗條件的選擇問題,即試驗力F和壓頭球直徑d的選擇。這種選擇不是任意的,而是要遵循一定的規則,并且要注意試驗力和壓頭球直徑的合理搭配,應用起來比洛氏硬度試驗略顯復雜。
 布氏硬度試驗最常用的試驗條件是采用10mm直徑的球壓頭,3000kG試驗力。這一條件最能體現布氏硬度的特點。但是由于試樣材質不同,硬度不同,試樣大小,薄厚也不同,一種試驗力,一種壓頭自然不能滿足要求。在試驗力和壓頭球直徑的選擇方面需要遵循的規則有2個。
    1.4.1規則一,要使試驗力和球壓頭直徑的平方之比為一個常數。即

    F/d2=F1/d12 = F2/d22 =K        …………  (1-3)
    這個規則來源于相似律。根據相似律,不同直徑的球壓頭d1 、d2 在不同的試驗力F1 、F2作用下壓入試樣表面,壓痕直徑d1、d2是不同的,但是只要壓入角?1、?2相同,壓痕就具有相似性。這時試驗力和壓頭球直徑的平方之比就是一個常數。在這種條件下,采用不同的試驗力和不同直徑的球壓頭,在同一試樣上測得的硬度值是相同的,在不同的試樣上測得的硬度值是可以相互比較的。
    試驗力與壓頭球直徑平方之比在采用公斤力的舊標準中表示為F/d2,在采用牛頓力的新標準中表示為0.102 F/d2。
    1.4.2規則二,試驗后要使壓痕直徑處于以下范圍:
    0.24d<d<0.6d       …………   (1-4)
    否則試驗結果是無效的,應選擇合適的試驗力重新試驗。人們的大量試驗表明,當壓頭直徑在0.24d~0.6d之間時,測得的硬度值與試驗力大小無關。
    布氏硬度試驗可選擇的試驗力從3000kG到1kG大約有20個級別。布氏硬度試驗可選擇的壓頭直徑為?10mm、?5mm、?2.5mm、?1mm共4種。
    布氏硬度試驗可選擇的0.102F/d2值為30、15、10、5、2.5、1共6種。
    標準GB/T231.1—2002中規定的試驗條件如表1-1所示。
                                             表1-1布氏硬度試驗條件
硬度符號
球直徑
d/mm
試驗力-壓頭球
直徑平方的比率
0.102F/d2
試驗力
F/N
HBW10/3000
HBW10/1500
HBW10/1000
HBW10/500
HBW10/250
HBW10/100

HBW5/750
HBW5/250
HBW5/125
HBW5/62.5
HBW5/25

HBW2.5/187.5
HBW2.5/62.5
HBW2.5/31.25
HBW2.5/15.625
HBW2.5/6.25

HBW1/30
HBW1/10
HBW1/5
HBW1/2.5
HBW1/1
10
10
10
10
10
10

5
5
5
5
5

2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

1
1
1
1
1
30
15
10
5
2.5
1

30
10
5
2.5
1

30
10
5
2.5
1

30
10
5
2.5
1
29420
14710
9807
4903
2452
980.7

7355
2452
1226
612.9
245.2

1839
612.9
306.5
153.2
61.29

294.2
98.07
49.03
24.52
9.807
    標準GB/T231.1—2002中規定試驗力和壓頭直徑平方之比(0.102F/d2)應按材料的種類和硬度范圍來選擇,如表1-2所示

作者: 計量單位    時間: 2007-7-14 17:08
標題: 這是最新的金屬硬度檢測方法么
現在計量檢定規程修改很快,也不知這,金屬硬度檢測方法是否是最新的見檢測方法?:)




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