檢測鋼材硬度的常用方法原理及應用範圍和區別

2021-03-04 04:53:33 字數 5764 閱讀 2488

1樓:匿名使用者

硬度:是指金屬表面抵抗其它更硬物體壓入的能力。按照測量方法的不同,可分為布氏硬度/洛氏硬度/維氏硬度/肖氏硬度等。

一、 布氏硬度hb

布氏硬度是用一定的負荷(一般為3000kg),把一定硬度的淬硬鋼球(常用10、5、2.5公釐)壓入材料表面,然後用所加的負荷除以材料上球印的表面積,所得結果就是布氏硬度值,單位是公斤/平方公釐,但習慣上不予標註。按照gb231-84《金屬布氏硬度試驗方法》,用淬火鋼球所測出的硬度用hbs表示;用硬質合金球為壓頭所測出的硬度值為hbw.

hbs適用於測量退火/正火/調質鋼及鑄鐵/有色金屬及硬度小於450hbs的較軟材料;hbw適用於測量硬度在450~650hbw之間的淬火材料.

1、優點:由於被測金屬壓坑面積較大,所以結果比較準確。同時實踐證明hb與不淬火鋼抗拉強度σb有一定的近似關係,對於低碳鋼σb=3.

53hb,中碳鋼σb=3.5hb,高碳鋼σb=3.33hb,灰鑄鐵σb=0.

98hb,(σb單位為mpa)因此根據材料的布氏硬度值,可以近似地確定金屬材料的抗拉強度。

2、缺點:不適合測量hb大於450的材料,因為材料的硬度太高容易引起鋼球變形,使得測量結果不準確。同時由於壓印較大,不適合測定成品和薄板材料。

硬度的檢測方法有哪幾種,各自的檢測範圍都是什麼? 5

2樓:何志平先生

硬度:是指金屬表面抵抗其它更硬物體壓入的能力。按照測量方法的不同,可分為布氏硬度/洛氏硬度/維氏硬度/肖氏硬度等。

一、 布氏硬度hb

布氏硬度是用一定的負荷(一般為3000kg),把一定硬度的淬硬鋼球(常用10、5、2.5公釐)壓入材料表面,然後用所加的負荷除以材料上球印的表面積,所得結果就是布氏硬度值,單位是公斤/平方公釐,但習慣上不予標註。按照gb231-84《金屬布氏硬度試驗方法》,用淬火鋼球所測出的硬度用hbs表示;用硬質合金球為壓頭所測出的硬度值為hbw.

hbs適用於測量退火/正火/調質鋼及鑄鐵/有色金屬及硬度小於450hbs的較軟材料;hbw適用於測量硬度在450~650hbw之間的淬火材料.

1、優點:由於被測金屬壓坑面積較大,所以結果比較準確。同時實踐證明hb與不淬火鋼抗拉強度σb有一定的近似關係,對於低碳鋼σb=3.

53hb,中碳鋼σb=3.5hb,高碳鋼σb=3.33hb,灰鑄鐵σb=0.

98hb,(σb單位為mpa)因此根據材料的布氏硬度值,可以近似地確定金屬材料的抗拉強度。

2、缺點:不適合測量hb大於450的材料,因為材料的硬度太高容易引起鋼球變形,使得測量結果不準確。同時由於壓印較大,不適合測定成品和薄板材料。

二、洛氏硬度hr

洛氏硬度是用120度圓錐形金剛石壓入器或直徑為1.59公釐的淬硬鋼球作為壓頭,在一定的負荷的作用下壓入材料的表面上,用壓入的深度來計算材料硬度的大小。洛氏硬度沒有單位。

根據所採用的負荷不同,洛氏硬度又分為三種

1、hra測量硬度很高或硬而薄的hb大於700的金屬,如硬質合金表面處理工件等,負荷為60公斤及120o金鋼錐);

2、hrb測量較軟的退火件及銅、鋁及hb=60~230的金屬,負荷為100公斤及ф1.588mm鋼球;

3、hrc一般用於測量hb=230~700的調質鋼或淬火回火後的工件,負荷為150公斤及120o金鋼錐;

優點:使用方法簡便,可以直接從刻度盤上直接讀出數值。由於壓印較小,適合測定成品和薄板材料。

缺點:由於壓印小,所以不準確,一般多測幾點,然後取平均值。

以上三種洛氏硬度中一hrc應用最多,一般經淬火處理的鋼材均用它。

洛氏硬度hrc與布氏硬度hbs之間的關係約為高硬度時 hrc1/10hb;

三、 維氏硬度hv和顯微硬度

測定維氏硬度的原理基本與布氏硬度相同,區別在於壓頭採用錐面夾角為136度的金剛石正四稜錐體,單位是公斤/平方公釐,一般不予標出。

維氏法所用載荷較小。壓痕淺,適用於測量零件薄的表面硬化層、金屬鍍層及薄片金屬的硬度,這是布氏和洛氏所不及的。此外,因壓頭是金剛石角錐,載荷可調範圍大,故對軟硬材料均適用,測定範圍0~1000hv。

較新的國家標準為gb/t4340.1-1999《金屬維氏硬度試驗第一部分:試驗方法》

用布氏、洛氏、維氏的硬度試驗法,載荷大、壓痕面積大,只能得到金屬材料組織混合物的平均硬度值,當需要測定某個相或某個晶粒硬度時,就要用到顯微硬度。

顯微硬度試驗法的原理與維氏相同,也是以載荷與壓痕表面積之比來確定。不同的是所採用的載荷極小,一般在1~120gf(1gf=0.0098n),顯微硬度值也可用hv來表示。

四、肖氏硬度hs

肖氏硬度試驗是動態力試驗中最簡單的試驗方法。試驗時,使一定重量的標準衝頭(底端鑲有金剛石圓柱體)或鋼球從一定高度自由落於試樣表面,然後由於試樣的彈性變形,又使其回跳到一定高度,可用落下的高度與回跳的高度的比值來計算肖氏硬度值hs。它取決於材料的彈性性質。

因此又被稱為彈性回跳硬度。

布氏硬度和洛氏硬度在測量方法及應用範圍上的區別是什麼?

3樓:匿名使用者

常用的布氏硬度機是淬火鋼球壓頭;而洛氏硬度機是用金剛石壓頭。因此,它們在測量鋼鐵材料時,其應用範圍是不一樣的:布氏硬度一般用作硬度較低材料的測定,如退火鋼或正火鋼;而洛氏硬度大多用作硬度較高材料的測定,如淬火鋼。

有個經驗公式:1hrc≈10hbs.因此,一般硬度在30hrc以上時,用洛氏硬度,小於時則用布氏硬度表示。

常用的材料硬度的測量方法有那些?

4樓:墨滅故事

金屬洛氏法:

1、洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化範圍內進行,因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗一般規定在10~35℃的室溫進行。

2、試樣應平穩地放置在剛性支承物上,並使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸,在無衝擊和振動的情況下施加試驗力,初試驗力保持不應超過3秒。

3、將測在不小於1s且不大於8s的時間內,從初試驗力增加到總試驗力,並保持4s±2s,然後卸除主試驗力,保持初試驗力,經過短暫穩定後,進行讀數。為了讀數準確,在試驗過程中,硬度計應避免受到任何衝擊和震動。

4、在多處取值時,兩相鄰壓痕中心間距離至少應為壓痕直徑的 4倍,但不得小於2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應為壓痕直徑的2.5倍, 但不得小於1mm。

金屬布氏法:

1、一般試驗在10~35℃的室溫進行即可,如果有對溫度要求嚴格的試驗(視乎材料對溫度的敏感性),試驗溫度應為23℃±5℃。

2、試驗力的選擇應保證壓痕直徑在0.24d~0.6d之間。試驗力-壓頭球直徑的平方的比率鞋(1.02f/d2比值)應根據材料和硬度值選擇。

3、為了保證在盡可能大的有代表性的試樣區域試驗,應盡可能選取大直徑的壓頭;當試樣尺寸允許時,應優先使用直徑為10mm的球壓頭進行試驗。

4、使壓頭與試樣表面垂直接觸,垂直於試驗面施加試驗力,加力過程中不應有衝擊和震動,直至將試驗力施加至規定值。

5、試驗力保持時間為10~15秒。對特殊材料,試驗力保持時間可以延長,但誤差應在±2秒。

6、任一壓痕中心距試樣邊緣距離,至少為壓痕平均直徑的2.5倍。相鄰壓痕中心間的距離至少為壓痕直徑的3倍。應在兩相互垂直方向測量壓痕直徑,用兩個讀數的平均值計算布氏硬度。

金屬維氏法:

1、試驗一般在10~35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗,試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。

使壓頭與試樣表面垂直接觸,垂直於試驗面施加試驗力,加力過程中不應有衝擊和震動,直至將試驗力施加至規定值。

2、試驗力保持時間為10~15秒。對特殊材料,試驗力保持時間可以延長,直至試樣不再發生塑性變形,但誤差應在±2秒。應測量壓痕兩條對角線長度,用其算術平均值或通過查表得到硬度值。

放大系統應能將對角線放大到視場的25%~75%。

顯微維氏法:

1、試驗一般在10~35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗,試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。

使壓頭與試樣表面垂直接觸,垂直於試驗面施加試驗力,加力過程中不應有衝擊和震動,直至將試驗力施加至規定值。

2、保持試驗力的時間為10~15秒。對特殊材料,試驗力保持時間可以延長,但誤差應在±2秒。

5樓:萊特資訊科技****

金屬的硬度,是指金屬表面區域性體積內抵抗因外物壓入而引起的塑性變形的抗力,硬度越高表明金屬抵抗塑性變形的能力越強,金屬產生塑性變形越困難。硬度試驗方法簡單易行,又無損於零件。實際常使用的硬度試驗方法有:

布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種。三種硬度試驗值有大致的換算關係,機械、機械工藝或金屬材料的手冊上面一般都有換算關係表。

[布氏硬度hb]

布氏硬度是用載荷為p的力把直接d的鋼球壓入金屬表面,並保持一定的時間,測量金屬表面上的壓痕直徑d,據此計算出的壓痕面積ab,求出每單位面積所受力,用作金屬的硬度值,叫布氏硬度,記作hb.

hb=p/ab=p/(πdh)=2p/(πd(d-sqd(d2-d2)))

單位:p-kgf,d,h-mm

對鋼來說,一般選用的鋼球d為10mm,載荷p為3000kgf,壓入時間為10秒。試驗所得直徑d應在0.25d-0.

6d的範圍內。布氏硬度的使用上限是hb450,適用於測定退火、正火、調質鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。

[洛氏硬度hr]

洛氏硬度是工業生產中最常用的硬度測量的方法,因為操作簡便、迅速,可以直接讀出硬度值,不損傷工件表面,可測量的硬度範圍較寬。但洛氏硬度也有一些缺點,如因壓痕小,對材料有偏析及組織不均勻的情況,測量結果分離度大,再現性較差。

洛氏硬度(hr)也是用壓痕的方式試驗硬度。它是用測量凹陷深度來表示硬度值。洛氏硬度試驗用的壓頭分硬質和軟質兩種。

硬質壓頭為頂角為120º的金剛石圓錐體,使用於淬火鋼等硬的材料。hra以60kgf的負荷試驗,硬度有效範圍是》70,適用於硬質合金、表面淬火層及滲碳層;hrc以150kgf的負荷試驗,硬度有效範圍是20-67(相當於hb230-700),適用於淬火鋼及調質鋼。

軟質壓頭由直徑1.588mm(1/16")的鋼球製成,使用於退火鋼、有色金屬等,以hrb表示,硬度有效範圍是25-100(相當於hb60-230)。

這三種洛氏硬度在表盤上刻度的顏色有所規定,hra和hrc為黑色刻度,hrb為紅色刻度。

[維氏硬度hv]

維氏硬度也是利用壓痕面積上單位應力作為硬度值計量。維氏硬度所使用的壓頭是錐面夾角為136º的金剛石四方錐體。

試驗時,在載荷p的作用下,在試樣試驗面上壓出乙個正方形壓痕。測量壓痕兩對角線的平均長度d,藉以計算壓痕面積av,以p/av的數值表示試樣的硬度,以hv表示。

hv=p/av=1.8544p/d2

載荷p的大小可根據試樣的不同選擇,一般為5-100kgf。

一般硬度測量方法對應的處理範圍:

1. hra:(洛氏a)用於量測熱處理硬質鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼及其它軟硬材質的硬度測試。

2. hk:(knoop 努氏)用於量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度。

3. hrc:(rockwell c洛氏)用於量測熱處理鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。

4. hrb:(rockwell b洛氏)用於量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度。

5. hr30t:(rockwell 30t洛氏) 用於量測較軟材質的鋼及非鐵材料之硬度。

6. hb5:(brinell 布氏5)用於量測鋁、軟質鋁合金、鑄鐵、銅、黃銅等。

7. hb30:(brinell 布氏30)用於熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、衝拉材料鋼、深衝鋼帶料等。

8. hv:(vickers維氏)適用於量測各類材料。

9. r:(tensile module拉伸模數 n/mm2)用於熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、衝拉材料鋼、深衝鋼帶料等。

10. hr15n:(rockwell 洛氏hr15n)用於量測熱處理硬質鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。

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