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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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