硬度测试材料.doc

材料硬度测量的方法一、材料硬度定义材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。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、硬度的测量方法 硬度测量方法的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。 硬度测量方法 布氏硬度 1 、定义布氏硬度(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( 一般 3000kg) 把一定大小( 直径一般为 10mm) 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) 。 2 、计算公式: )( 2)( 22dDDD FA F HBW HBS ????? D- 钢球或硬质合金球直径; F- 压入式样表面的试验力; d- 测量试样表面的压痕直径。 A- 压痕面积。 3 、测量方法: 用台式硬度计测量布氏硬度时, 硬度计的压头是钢球压头, 在一定的压力下压入被测表面而得到一个圆形压痕, 再用读数显微镜测量圆形压痕的直径, 然后在布氏硬度表中查找相应的硬度值,即被测试样的硬度值。布氏硬度以 HB[N(kgf/mm2)] 表示( HBS\HBW ) (参照 GB/T231 - 1984 ), 布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样, 布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题, 即试验力 F 和压头球直径 D 的选择。这种选择不是任意的, 而是要遵循一定的规则, 并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配, 应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验最常用的试验条件是采用 10m m 直径的球压头, 3000k g 试验力。这一条件最能体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同, 硬度不同, 试样大小, 薄厚也不同, 一种试验力, 一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循的规则有 2 个。规则一, 要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即布氏硬度压痕相似原理这个规则来源于相似律。根据相似律,在图中不同直径的球压头 D1 、 D2 在不同的试验力 F1、 F2 作用下压入试样表面,压痕直径 d1、 d2 是不同的,但是只要压入角 1、2 相同, 压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下, 采用不同的试验力和不同直径的球压头, 在同一试样上测得的硬度值是相同的, 在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。试验力与压头球直径平方之比在采用公斤力的旧标准中表示为 F/D2 ,在采用牛顿力的新标准中表示为 F/D2 。规则二,试验后要使压痕直径处于以下范围: <d< 否则试验结果是无效的, 应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明, 当压头直径在 ~ 之间时,测得的硬度值与试验力大小无关。布氏硬度试验可选择的试验力从 3000kg 到 1kg 大约有 20 个级别。布氏硬度试验可选择的压头直径为 10mm 、 5mm 、 、 1mm 共4 种。布氏硬度试验可选择的 值为 30、 15、 10、5、 、1共6 种。标准 GB/ — 2002 中规定的试验条件如下表所示。标准 GB/ — 2002 中规定试验力和压头直径平方之比( ) 应按材料的种类和硬度范围来选择,如下表所示对于铸铁的试验,压头球直径一般为 , 5mm 和 10mm 标准 GB/ — 2002 中规定, 对于钢只有一种选择,就是 =30 ,对于其他材料,根据其不同的硬度范围,有 2~3种 值可供选择。布氏硬度试验条件的选择过程: 根据材料种类和硬度范围, 按表 1-2 选择 值, 一般较硬的材料选择较高的 值, 较软的材料选择较低的 值, 钢铁材料只选择 =30 一个值。根据试样的厚度和大小选择压头直径 D 和试验力 F ,对于较厚、较大的试样,应尽量选用 10mm 的压头和相应的试验力, 因为这样最能体现布氏硬度计的特点。对于较薄、较小