① 硬度的测量方法
洛氏硬度:
采用测量压入深度的方式,硬度值可直接读出,操作简单快捷,工作效率高。然而由于金刚石压头的生产及测量机构精度不佳。
特点:
1.测量迅速简便,效率高;
2.试验力小,压痕小;
3.可测定各种材料的硬度;
4.可测定较薄工件的硬度;
5.可测成品;
6.测量精度低,需要多次测量取平均值。
维氏硬度:
代号:HV
简介:维氏硬度 英文词条名:Vickers-hardness 表示材料硬度的一种标准。由英国科学家维克斯首先提出。以49.03~980.7N(5kg~10kg)的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后,用测量压痕对角线长度,再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度,试验负荷1.961~<49.03N,它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定;显微维氏硬度,试验负荷<1.961N,适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
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)。
维氏硬度计算公式为:
P为载荷,如10kg。 d为压痕对角线长度(mm)。 HV10
维氏硬度计测量范围宽广,可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料,从很软的材料(几个维氏硬度单位)到很硬的材料(3000个维氏硬度单位)都可测量。
测试样图:
陶瓷抛光样品压痕光学显微镜照片(对角线d)
布氏硬度:
具有较大的压头和较大的试验力,得到压痕较大,因而能测出试样较大范围的性能。与抗拉强度有着近似的换算关系。测量结果较为准确。对材料表面破坏较大,不适合测量成品。测量过程复杂费事。适合测量灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料,适用于原料及半成品硬度测量。
对于测量精度,维氏大于布氏,布氏大于洛氏。
特点:
1.试验力大,压痕大,准确性高;
2.测量效率低;
3.不宜测量太小或太薄的试样;
4.不宜测高硬度材料;
5.不宜测成品。
显微硬度:
压痕极小,可以归为无损检测一类;适用于测量诸如钟表较微小的零件,及表面渗碳、氮化等表面硬化层的硬度。除了正四棱锥金刚石压头之外,还有三角形角锥体、双锥形、船底形、双柱形压头,适用于测量特殊材料和形状的硬度。
努氏硬度:
努氏硬度测量精度比维氏硬度还要高,而且同样试验力下,比维氏硬度压入深度较浅,适合测量薄层硬度。再加上努氏压头作用下压痕周围脆裂倾向性小,适合测量高硬度金属陶瓷材料,人造宝石及玻璃、矿石等脆性材料。
肖氏硬度:
肖氏硬度 - Shore scleroscope hardness .
操作简单,测量迅速,试验力小,基本不损坏工件,适合现场测量大型工件,广泛应用于轧辊及机床、大齿轮、螺旋桨等大型工件。肖氏硬度是轧辊重要指标之一。
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。用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。
肖氏硬度试验是一种动态力试验,与布、洛、维等静态力试验法相比,准确度稍差,受测试时的垂直性,试样表面光洁度等因素的影响,数据分散性较大,其测试结果的比较只限于弹性模量相同的材料。它对试样的厚度和重量都有一定要求,不适于较薄和较小试样,但是它是一种轻便的手提式仪器,便于现场测试,其结构简单,便于操作,测试效率高。
肖氏硬度计适用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值。肖氏硬度计便于携带,特别适用于冶金、重型机械行业中的中大型工件,例如大型构件、铸件、锻件、曲轴、轧辊、特大型齿轮、机床导轨等工件。在橡胶、塑料行业中常称作邵氏硬度。
② 铸件表面热处理工件硬度的检测方法
铸件表面热处理后一般比较硬,如果工件不大可以选择洛氏硬度计和维氏硬度计,铸件很大时可以选择里氏硬度计
③ 硬度的检测方法有哪几种,各自的检测范围都是什么
硬度:是指金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力。按照测量方法的不同,可分为布氏硬度/洛氏硬度/维氏硬度/肖氏硬度等。
一、 布氏硬度HB
布氏硬度是用一定的负荷(一般为3000kg),把一定硬度的淬硬钢球(常用10、5、2.5毫米)压入材料表面,然后用所加的负荷除以材料上球印的表面积,所得结果就是布氏硬度值,单位是公斤/平方毫米,但习惯上不予标注。按照GB231-84<金属布氏硬度试验方法>,用淬火钢球所测出的硬度用HBS表示;用硬质合金球为压头所测出的硬度值为HBW.HBS适用于测量退火/正火/调质钢及铸铁/有色金属及硬度小于450HBS的较软材料;HBW适用于测量硬度在450~650HBW之间的淬火材料.
1、优点:由于被测金属压坑面积较大,所以结果比较准确。同时实践证明HB与不淬火钢抗拉强度σb有一定的近似关系,对于低碳钢σb=3.53HB,中碳钢σb=3.5HB,高碳钢σb=3.33HB,灰铸铁σb=0.98HB,(σb单位为Mpa)因此根据材料的布氏硬度值,可以近似地确定金属材料的抗拉强度。
2、缺点:不适合测量HB大于450的材料,因为材料的硬度太高容易引起钢球变形,使得测量结果不准确。同时由于压印较大,不适合测定成品和薄板材料。
二、洛氏硬度HR
洛氏硬度是用120度圆锥形金刚石压入器或直径为1.59毫米的淬硬钢球作为压头,在一定的负荷的作用下压入材料的表面上,用压入的深度来计算材料硬度的大小。洛氏硬度没有单位。根据所采用的负荷不同,洛氏硬度又分为三种
1、HRA测量硬度很高或硬而薄的HB大于700的金属,如硬质合金表面处理工件等,负荷为60公斤及120o金钢锥);
2、HRB测量较软的退火件及铜、铝及HB=60~230的金属,负荷为100公斤及ф1.588mm钢球;
3、HRC一般用于测量HB=230~700的调质钢或淬火回火后的工件,负荷为150公斤及120o金钢锥;
优点:使用方法简便,可以直接从刻度盘上直接读出数值。由于压印较小,适合测定成品和薄板材料。
缺点:由于压印小,所以不准确,一般多测几点,然后取平均值。
以上三种洛氏硬度中一HRC应用最多,一般经淬火处理的钢材均用它。
洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间的关系约为高硬度时 HRC1/10HB;
三、 维氏硬度HV和显微硬度
测定维氏硬度的原理基本与布氏硬度相同,区别在于压头采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体,单位是公斤/平方毫米,一般不予标出。
维氏法所用载荷较小。压痕浅,适用于测量零件薄的表面硬化层、金属镀层及薄片金属的硬度,这是布氏和洛氏所不及的。此外,因压头是金刚石角锥,载荷可调范围大,故对软硬材料均适用,测定范围0~1000HV。
较新的国家标准为GB/T4340.1-1999《金属维氏硬度试验第一部分:试验方法》
用布氏、洛氏、维氏的硬度试验法,载荷大、压痕面积大,只能得到金属材料组织混合物的平均硬度值,当需要测定某个相或某个晶粒硬度时,就要用到显微硬度。
显微硬度试验法的原理与维氏相同,也是以载荷与压痕表面积之比来确定。不同的是所采用的载荷极小,一般在1~120gf(1gf=0.0098N),显微硬度值也可用HV来表示。
四、肖氏硬度HS
肖氏硬度试验是动态力试验中最简单的试验方法。试验时,使一定重量的标准冲头(底端镶有金刚石圆柱体)或钢球从一定高度自由落于试样表面,然后由于试样的弹性变形,又使其回跳到一定高度,可用落下的高度与回跳的高度的比值来计算肖氏硬度值HS。它取决于材料的弹性性质。因此又被称为弹性回跳硬度。
④ 材料常用的硬度试验方法有几种
材料的硬度测试大致有三类方法:
1、压入法,主要有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
2、回跳式,主要有肖氏硬度、理氏硬度。
3、刻划法,如莫氏硬度。
上述硬度测试方法的适用范围大致为:
1、布氏硬度通常用于测定铸铁、非铁金属、低合金结构钢及结构钢调质件等。
2、洛氏硬度理论上可用于各种材料硬度的测试,但因用不同的硬度等级测得的硬度值无法比较,故常用于淬火钢的硬度测试。
3、维氏硬度常用于表面淬火时石硬化层深度和化学热处理(如渗氮)件表面硬度测试。
4、肖氏硬度和理氏硬度常用于测试经精加工零件的表面硬度,如机床淬火导轨等。
5、莫氏硬度是一种划痕硬度,主要用于无机非金属材料,特别是矿物的硬度测试。
⑤ 常用的材料硬度的测量方法有那些
金属洛氏法:
1、洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行,因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在10~35℃的室温进行。
2、试样应平稳地放置在刚性支承物上,并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触,在无冲击和振动的情况下施加试验力,初试验力保持不应超过3秒。
3、将测在不小于1s且不大于8s的时间内,从初试验力增加到总试验力,并保持4s±2s,然后卸除主试验力,保持初试验力,经过短暂稳定后,进行读数。为了读数准确,在试验过程中,硬度计应避免受到任何冲击和震动。
4、在多处取值时,两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍,但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍, 但不得小于1mm。
金属布氏法:
1、一般试验在10~35℃的室温进行即可,如果有对温度要求严格的试验(视乎材料对温度的敏感性),试验温度应为23℃±5℃。
2、试验力的选择应保证压痕直径在0.24D~0.6D之间。试验力-压头球直径的平方的比率鞋(1.02F/D2比值)应根据材料和硬度值选择。
3、为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验,应尽可能选取大直径的压头;当试样尺寸允许时,应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。
4、使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。
5、试验力保持时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,但误差应在±2秒。
6、任一压痕中心距试样边缘距离,至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。应在两相互垂直方向测量压痕直径,用两个读数的平均值计算布氏硬度。
金属维氏法:
1、试验一般在10~35℃的室温进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。
2、试验力保持时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,直至试样不再发生塑性变形,但误差应在±2秒。应测量压痕两条对角线长度,用其算术平均值或通过查表得到硬度值。放大系统应能将对角线放大到视场的25%~75%。
显微维氏法:
1、试验一般在10~35℃的室温进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。
2、保持试验力的时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,但误差应在±2秒。
(5)铸铁机床车身用什么方法测验硬度扩展阅读:
硬度测试实验的注意事项
1、试样(被测工件)表面应平坦光洁(粗糙度Ra不大于1.6um) ,无污物等。
2、对于特殊类试样如与压头粘结的活性金属材料,可以适当涂些油料(如煤油)。
3、试样的制取应注意因外界因素引起表面组织变化,从而对硬度值构成影响。如制取试样时因过热引起的烧伤等。
4、试样或者被测层的厚度应负荷标准。如采用金刚石锥压头厚度不小于压痕残余深度(压头压入深度)的10倍;球压头不小于压痕残余深度的15倍。
5、对于凹面或者凸面试样应该进行必要的硬度值修正。
⑥ 有色金属、铸铁、感应淬火件、淬火钢件及渗氮件表面硬度分别采用何种硬度计测
淬火金属材料一般都采用洛氏硬度计检测硬度。有条件的对于渗碳钢,特别是比较薄的零件,可以采用维氏硬度计检测硬度。
⑦ 材料硬度测试有几种方法,它们的适用对象是什么
材料的硬度测试大致有三类方法:
1、压入法,主要有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
2、回跳式,主要有肖氏硬度、理氏硬度。
3、刻划法,如莫氏硬度。
上述硬度测试方法的适用范围大致为:
1、布氏硬度通常用于测定铸铁、非铁金属、低合金结构钢及结构钢调质件等。
2、洛氏硬度理论上可用于各种材料硬度的测试,但因用不同的硬度等级测得的硬度值无法比较,故常用于淬火钢的硬度测试。
3、维氏硬度常用于表面淬火时石硬化层深度和化学热处理(如渗氮)件表面硬度测试。
4、肖氏硬度和理氏硬度常用于测试经精加工零件的表面硬度,如机床淬火导轨等。
5、莫氏硬度是一种划痕硬度,主要用于无机非金属材料,特别是矿物的硬度测试。
⑧ 能用洛氏硬度计测铸钢件硬度吗
如果可允许范围贴别严格的话,可以尝试用里氏硬度计测量。里氏硬度计同样可以测量洛氏和布氏的硬度。而且相对来说价位要便宜非常多,一般情况下是洛氏硬度计价位的1/3左右。
铸造业是机械行业的一个重要分支,由于石墨的存在赋予铸铁优良的铸造性能、切削加工性能、减磨性能、减振性能以及低的缺口敏感性。而且铸造生产设备简单, 制造成本低,因而在工业生产中得到广泛应用。在各类机械产品中,按质量计算,铸件所占比例高达50%以上。
铸造件第一位的质量指标就是力学性能,测试工件力学性能的方法主要有两个,其一是拉伸试验,其二是硬度试验。拉伸试验测试的是工件的抗拉强度,屈服强度和伸长率,而硬度试验反映的是在各自规定的条件下材料弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。在美国铸件标准中几乎每一种产品都规定了拉伸试验。多数产品规定了硬度试验。
拉伸试验设备复杂,投资较高,需要专业人员,需要制备试样,试验效率低,成本高。硬度试验设备简单,易于掌握,压痕很小,可视为无损检测,可直接测试成品或半成品工件。测试效率高,可用于对成批工件的逐件检测。随着硬度计制造技术的进步,各种便携式仪器,特别是高精度便携式仪器不断出现,使得硬度测试实现了简单、快捷和精确。使现场硬度检测,生产线上的硬度控制及大工件的精确硬度检测成为可能。
硬度试验和拉伸试验基本上都是检测金属抵抗塑性变形的能力。两种试验在某种程度上是检测金属相似的特性。二者的试验结果是完全可以相互比较的,对于多数金属材料,硬度值和抗拉强度值是可以通过查表相互换算的。因此在测试材料力学性能时,人们越来越多地选择采用硬度试验,而较少选用拉伸试验。
作者研究整理了美国标准ASTM中关于铸件硬度要求的规定。
本文主要有两部分内容,第一,美国标准ASTM中典型铸造产品关于硬度要求方面的规定。第二,在铸造产品检测中硬度计的选用方法。
一、美国标准ASTM中关于铸件硬度的要求
1、 灰口铁铸件(ASTM A48-92)
适用于主要考虑抗拉强度的一般工程用灰口铁铸件,铸件根据不同铸造试棒的抗拉强度分级。在此类铸铁件中,化学成分相对于抗拉强度来说是次要的。
铸件在订货或生产时,根据单独铸造的试样性能分成若干个等级,每一等级采用一个数字后接一字母表示,数字表示单独铸造试棒的最小抗拉强度,字母表示试棒的规格。例如:
灰口铁铸件,ASTM A48,30B级表示按标准ASTM A48生产的,最小抗拉强度为30千磅/英寸2(207MPa),试棒的公称直径为1.2英寸(30.5mm)。
标准述及“在生产厂和购买方达成书面协议时,要求铸件满足硬度、化学成分、显微组织、压漏、X线检验无缺陷、尺寸、表面精度等要求是必要的”。
2、 机动车用灰口铁铸件(ASTM A159-88)
适用于以砂模铸造的,在汽车、拖拉机及相关工业中使用的灰口铁铸件。
订货合同应包括如下条款:
是否需要特殊热处理。
进行硬度试验的表面。
所要求的表面硬化深度和表面硬度。
硬度要求:
铸造厂应采取必要的控制和检验技术以保证铸件符合所规定的硬度范围,布氏硬度按ASTM E10试验方法,在铸件表面已经去除足够厚度的材料后测试,以保证硬度读数的代表性。除另有协议外,应采用10毫米的钢球和3000公斤负荷。在铸件上检测硬度的面积及其位置应由供需双方商定,并在图纸上标出。
⑨ 通常采用什么测定方法来准确测定灰铸铁的硬度
用布氏硬度计测试。
布氏硬度是表示材料硬度的一种标准,由1905年瑞典人布林南尔首先提出.应用压入法将压力施加在淬火的钢球上,它压入所试材料的表面而产生凹痕,用测得的球形凹痕单位面积上的压力来表示硬度,单位是公斤力/平方毫米.用于测定塑料,橡胶,金属材料等的硬度洛氏硬度是表示材料硬度的一种标准。<br>HB=F/S MPa.(F单位N S单位:平方mm)。。用于测定塑料,橡胶,金属材料等的硬度.1. 布氏硬度试验法为1900年,瑞典人J.A.Brinell所发表。使用直径D的钢球为压痕器,施加荷重P,压入于试片之水平磨光表面,使之产生充分之塑性变形,而形成球面之压痕,通常荷重作用时间在硬材料为30秒,软材料为60秒,以此时所加之荷重P除以球面压痕之表面积A,所得之商即为布氏硬度,一般用HBS(硬钢球)或BHW(超硬合金钢球)表示
⑩ 铸铁件的硬度怎么测
用洛氏,或布氏硬度计测。较硬的(淬过火)用洛氏,一般用布氏。