測量金屬硬度有哪些標準
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標,它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力,也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。硬度不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理概念,而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標。硬度試驗根據其測試方法的不同可分為靜壓法(如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等)、劃痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。
根據試驗金屬硬度方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
A、布氏硬度(HB)
用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球,以規定的試驗力(F)壓入式樣表面,經(jīng)規定保持時(shí)間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm2(MPa)。
其計算公式為:
式中:F--壓入金屬試樣表面的試驗力,N;
D--試驗用鋼球直徑,mm;
d--壓痕平均直徑,mm。
測定布氏硬度較準確可靠,但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來(lái)表示該材料的硬度,既直觀(guān),又方便。
舉例:120HBS10/1000130:表示用直徑
B、洛氏硬度(HK)
洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣,都是壓痕試驗方法。不同的是,它是測量壓痕的深度。即,在初邕試驗力(Fo)及總試驗力(F)的先后作用下,將壓頭(金鋼廠(chǎng)圓錐體或鋼球)壓入試樣表面,經(jīng)規定保持時(shí)間后,卸除主試驗力,用測量的殘余壓痕深度增量(e)計算硬度值。其值是個(gè)無(wú)名數,以符號HR表示,所用標尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個(gè)標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C,即HRA、HRB、HRC。
硬度值用下式計算:
當用A和C標尺試驗時(shí),HR=100-e
當用B標尺試驗時(shí),HR=130-e
式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規定單位
上述三個(gè)標尺適用范圍如下:
HRA(金剛石圓錐壓頭)20-88
HRC(金剛石圓錐壓頭)20-70
HRB(直徑
洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中HRC在鋼管標準中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡(jiǎn)便,可直接從硬度機的表盤(pán)讀出硬度值。但是,由于其壓痕小,故硬度值不如布氏法準確。
C、維氏硬度(HV)
維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個(gè)相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面,經(jīng)規定保持時(shí)間后卸除試驗力,測量壓痕兩對角線(xiàn)長(cháng)度。
維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為:
式中:HV--維氏硬度符號,N/mm2(MPa);
F--試驗力,N;
d--壓痕兩對角線(xiàn)的算術(shù)平均值,mm。
維氏硬度采用的試驗力F為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六級,可測硬度值范圍為5~1000HV。
表示方法舉例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)試驗力保持20S(秒)測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。
維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點(diǎn),而克服了它們的基本缺點(diǎn),但不如洛氏法簡(jiǎn)便。維氏法在鋼管標準中很少用。
測量金屬硬度請使用:硬度計