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硬度测试仪公式换算使用方法

日期:2020-09-19 01:31
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摘要: 弘硕工业仪器硬度(Hardness)硬度是材料对压印、刮痕等外力的抵抗能力。根据试验方法不同有邵氏(Shore)硬度、布氏(Brinell)硬度、洛氏(Rockwell)硬度、莫氏(Mohs)硬度、巴氏(Barcol)硬度、维氏(Vichers)硬度等。硬度的数值与硬度计类型有关,在常用的硬度计中,邵氏硬度计结构简单,适于生产检验。邵氏硬度计可分为A型、C型、D型,A型用于测量软质橡胶,C和D型用于测量半硬和硬质橡胶。 弘硕工业仪器硬度測定范围: HS<100,HB<500,HRC<70,HV<1300 (80~88)HRA,(85~95)HRB,(20~70)HRC 洛氏硬度中...


弘硕工业仪器硬度(Hardness)硬度是材料对压印、刮痕等外力的抵抗能力。根据试验方法不同有邵氏(Shore)硬度、布氏(Brinell)硬度、洛氏(Rockwell)硬度、莫氏(Mohs)硬度、巴氏(Barcol)硬度、维氏(Vichers)硬度等。硬度的数值与硬度计类型有关,在常用的硬度计中,邵氏硬度计结构简单,适于生产检验。邵氏硬度计可分为A型、C型、D型,A型用于测量软质橡胶,C和D型用于测量半硬和硬质橡胶。

弘硕工业仪器硬度測定范围:

HS<100,HB<500,HRC<70,HV<1300

(80~88)HRA,(85~95)HRB,(20~70)HRC

洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准,称为标尺A、标尺B、标尺C。洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一,三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf),*后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头,然后加压至588.4N(合60kgf);标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7N(合100kgf);而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头,但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料,而标尺C适用较硬的材料。实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格,请查阅。硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

1弘硕工业仪器布氏硬度(HB)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.洛氏硬度(HR)当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

3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HV值(kgf/mm2)。『HK=139.54•P/L2。式中:HK-努普硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑对角线长度,mm。我国和欧洲各国采用维氏硬度,美国则采用努普硬度。兆帕(MPa)是显微硬度的法定计量单位,而kg/mm2是以前常用的硬度计算单位。它们之间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa弘硕工业仪器

洛氏硬度(HRC)、布氏硬度(HB)等硬度对照区别和换算

硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样。*普通的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA,HRB,HRC)、维氏硬度(HV),橡胶塑料邵氏硬度(HA,HD)等硬度其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。*流行的里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小。因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。

1、钢材的硬度:金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同,

●常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC较为常用。

●HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。

●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)。

●HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/VA(冲击速度)。

●目前*常用的便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。

时代公司生产的TH系列里氏硬度计就有此功能,是传统台式硬度机的有益补充!”(详细情况请点击《里氏硬度计TH140/TH160/HLN-11A/HS141便携式系列》)

2、HB-布氏硬度;

布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。

布式硬度(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。布式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)。

3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:

HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

另外:

1.HRC含意是洛式硬度C标尺,

2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛

3.HRC适用范围HRC20--67,相当于HB225--650

若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。

若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。

布式硬度上限值HB650,不能高于此值。

4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。

布氏硬度计之压头为淬硬钢球(HBS)或硬质合金球(HBW),试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力。

5.洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。

布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。

6.洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。)

布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。

7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。

布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。

下面是几种常见的对照关系表:

根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表:


抗拉强度
Rm
N/mm2

维氏硬度
HV

布氏硬度
HB

洛氏硬度
HRC

250

80

76.0

-

270

85

80.7

-

285

90

85.2

-

305

95

90.2

-

320

100

95.0

-

335

105

99.8

-

350

110

105

-

370

115

109

-

380

120

114

-

400

125

119

-

415

130

124

-

430

135

128

-

450

140

133

-

465

145

138

-

480

150

143

-

490

155

147

-

510

160

152

-

530

165

156

-

545

170

162

-

560

175

166

-

575

180

171

-

595

185

176

-

610

190

181

-

625

195

185

-

640

200

190

-

660

205

195

-

675

210

199

-

690

215

204

-

705

220

209

-

720

225

214

-

740

230

219

-

755

235

223

-

770

240

228

20.3

785

245

233

21.3

800

250

238

22.2

820

255

242

23.1

835

260

247

24.0

850

265

252

24.8

865

270

257

25.6

880

275

261

26.4

900

280

266

27.1

915

285

271

27.8

930

290

276

28.5

950

295

280

29.2

965

300

285

29.8

995

310

295

31.0

1030

320

304

32.2

1060

330

314

33.3

1095

340

323

34.4

1125

350

333

35.5

1115

360

342

36.6

1190

370

352

37.7

1220

380

361

38.8

1255

390

371

39.8

1290

400

380

40.8

1320

410

390

41.8

1350

420

399

42.7

1385

430

409

43.6

1420

440

418

44.5

1455

450

428

45.3

1485

460

437

46.1

1520

470

447

46.9

1555

480

(456)

47.7

1595

490

(466)

48.4

1630

500

(475)

49.1

1665

510

(485)

49.8

1700

520

(494)

50.5

1740

530

(504)

51.1

1775

540

(513)

51.7

1810

550

(523)

52.3

1845

560

(532)

53.0

1880

570

(542)

53.6

1920

580

(551)

54.1

1955

590

(561)

54.7

1995

600

(570)

55.2

2030

610

(580)

55.7

2070

620

(589)

56.3

2105

630

(599)

56.8

2145

640

(608)

57.3

2180

650

(618)

57.8

660

58.3

670

58.8

680

59.2

690

59.7

700

60.1

720

61.0

740

61.8

760

62.5

780

63.3

800

64.0

820

64.7

840

65.3

860

65.9

880

66.4

900

67.0

920

67.5

940

68.0

 

各种硬度粗略关系表:

巴氏
GYZJ
934-1

布氏
10mm
500kg

维氏
5kg

韦氏
B

洛氏

巴氏
GYZJ
934-1

布氏
10mm
500kg

维氏
5kg

韦氏
B

洛氏

B

E

F

H

B

E

F

H

35

 

21

 

 

 

 

32

68

60

65

11.0

 

71

70

94

36

 

22

 

 

 

 

35

69

62

67

11.4

 

73

72

95

37

 

23

 

 

 

 

37

70

64

70

11.8

17

75

74

97

38

 

24

 

 

 

 

40

71

67

72

12.2

23

76

75

98

39

 

25

 

 

 

 

42

72

69

75

12.6

28

78

77

99

40

25

26

 

 

 

 

45

73

72

78

12.9

33

80

79

100

41

25

27

 

 

 

 

47

74

75

81

13.3

38

81

80

101

42

26

28

 

 

 

 

49

75

78

85

13.7

42

83

82

102

43

27

29

 

 

 

 

51

76

80

88

14.0

47

84

83

103

44

27

30

 

 

 

 

54

77

84

92

14.3

51

86

85

104

45

28

30

 

 

 

 

56

78

87

95

14.7

55

87

86

105

46

29

31

 

 

 

 

58

79

90

99

15.0

59

89

88

106

47

30

32

 

 

23

 

60

80

94

103

15.3

63

90

89

106

48

30

33

0.7

 

26

 

62

81

97

108

15.6

66

91

90

107

49

31

34

1.3

 

28

 

64

82

101

112

15.9

70

92

91

108

50

32

35

1.9

 

31

 

66

83

105

117

16.2

73

94

92

109

51

33

36

2.5

 

34

 

68

84

109

121

16.4

76

95

93

109

52

34

38

3.1

 

36

 

70

85

113

126

16.7

79

96

94

110

53

35

39

3.6

 

39

30

72

86

117

131

16.9

81

97

95

111

54

37

40

4.2

 

41

34

73

87

121

137

17.2

84

98

96

111

55

38

41

4.7

 

44

37

75

88

126

142

17.4

86

99

97

112

56

39

43

5.3

 

46

40

77

89

130

 

17.6

88

100

98

112

57

40

44

5.8

 

48

43

78

90

135

 

17.8

90

101

98

113

58

42

45

6.3

 

50

46

80

91

140

 

18.0

 

102

99

114

59

43

47

6.8

 

53

48

82

92

145

 

18.2

 

103

100

 

60

45

49

7.3

 

55

51

83

93

 

 

18.4

 

103

100

 

61

46

50

7.8

 

57

54

85

94

 

 

18.6

 

104

101

 

62

48

52

8.3

 

59

56

86

95

 

 

18.7

 

105

102

 

63

50

54

8.8

 

61

59

88

96

 

 

18.9

 

106

102

 

64

51

56

9.2

 

63

61

89

97

 

 

19.0

 

106

103

 

65

53

58

9.7

 

65

63

90

98

 

 

19.2

 

107

 

 

66

55

60

10.1

 

67

66

92

98

 

 

19.3

 

107

 

 

67

57

62

10.6

 

69

68

93

100

 

 

19.4

 

108

 

 

 

[]表三来源:美国巴勃·考曼(BaberColman)公司

硬度对照表:

 

钢的布氏硬度的近似换算值

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

硬度试验是机械性能试验中*简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。

布氏硬度(HB)
10mm3000kgf





(HV)

洛氏硬度(3)





(HS)

抗拉强度
(近似值)MPa(2)

标准球

碳化钨球

洛氏硬度A
载荷60kgf
金刚石圆锥
压印头
(HRA)

洛氏硬度B
载荷100kgf
刚球Ø1.6mm
(1/16in)
(HRB)

洛氏硬度C
载荷100kgf
金刚石圆锥
压印头
(HRC)

洛氏硬度D
载荷150kgf
金刚石圆锥
压印头
(HRD)

-

-

940

85.6

-

68.0

76.9

97

-

-

-

920

85.3

-

67.5

76.5

96

-

-

-

900

85.0

-

67.0

76.1

95

-

-

(767)

880

84.7

-

66.4

75.7

93

-

-

(757)

860

84.4

-

65.9

75.3

92

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

(745)

840

84.1

-

65.3

74.8

91

-

-

(733)

820

83.8

-

64.7

74.3

90

-

-

(722)

800

83.4

-

64.0

73.8

88

-

-

(712)

-

-

-

-

-

-

-

-

(710)

780

83.0

-

63.3

73.3

87

-

-

(698)

760

82.6

-

62.5

72.6

86

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

(684)

740

82.2

-

61.8

72.1

-

-

-

(682)

737

82.2

-

61.7

72.0

84

-

-

(670)

720

81.8

-

61.0

71.5

83

-

-

(656)

700

81.3

-

60.1

70.8

-

-

-

(653)

697

81.2

-

60.0

70.7

81

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

(647)

690

81.1

-

59.7

70.5

-

-

-

(638)

680

80.8

-

59.2

70.1

80

-

-

630

670

80.6

-

58.8

69.8

-

-

-

627

667

80.5

-

58.7

69.7

79

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

677

80.7

-

59.1

70.0

-

-

-

601

640

79.8

-

57.3

68.7

77

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

640

79.8

-

57.3

68.7

-

-

-

578

615

79.1

-

56.0

67.7

75

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

607

78.8

-

55.6

67.4

-

-

-

555

591

78.4

-

54.7

66.7

73

2055

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

579

78.0

-

54.0

66.1

-

2015

-

534

569

77.8

-

53.5

65.8

71

1985

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

533

77.1

-

52.5

65.0

-

1915

-

514

547

76.9

-

52.1

64.7

70

1890

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(495)

-

539

76.7

-

51.6

64.3

-

1855

-

-

530

76.4

-

51.1

63.9

-

1825

-

495

528

76.3

-

51.0

63.8

68

1820

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(477)

-

516

75.9

-

50.3

63.2

-

1780

-

-

508

75.6

-

49.6

62.7

-

1740

-

477

508

75.6

-

49.6

62.7

66

1740

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(461)

-

495

75.1

-

48.8

61.9

-

1680

-

-

491

74.9

-

48.5

61.7

-

1670

-

461

491

74.9

-

48.5

61.7

65

1670

 

 

 

 

 

 

 

 

 

444

-

474

74.3

-

47.2

61.0

-

1595

-

-

472

74.2

-

47.1

60.8

-

1585

-

444

472

74.2

-

47.1

60.8

63

1585

 

 

 

 

 

 

 

 

 

429

429

455

73.4

-

45.7

59.7

61

1510

415

415

440

72.8

-

44.5

58.8

59

1460

401

401

425

72.0

-

43.1

57.8

58

1390

388

388

410

71.4

-

41.8

56.8

56

1330

375

375

396

70.6

-

40.4

55.7

54

1270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

363

363

383

70.0

-

39.1

54.6

52

1220

352

352

372

69.3

(110.0)

37.9

53.8

51

1180

341

341

360

68.7

(109.0)

36.6

52.8

50

1130

331

331

350

68.1

(108.5)

35.5

51.9

48

1095

321

321

339

67.5

(108.0)

34.3

51.0

47

1060

 

 

 

 

 

 

 

 

 

311

311

328

66.9

(107.5)

33.1

50.0

46

1025

302

302

319

66.3

(107.0)

32.1

49.3

45

1005

293

293

309

65.7

(106.0)

30.9

48.3

43

970

285

285

301

65.3

(105.5)

29.9

47.6

-

950

277

277

292

64.6

(104.5)

28.8

46.7

41

925

 

 

 

 

 

 

 

 

 

269

269

284

64.1

(104.0)

27.6

45.9

40

895

262

262

276

63.6

(103.0)

26.6

45.0

39

875

255

255

269

63.0

(102.0)

25.4

44.2

38

850

248

248

261

62.5

(101.0)

24.2

43.2

37

825

241

241

253

61.8

100

22.8

42.0

36

800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

235

235

247

61.4

99.0

21.7

41.4

35

785

229

229

241

60.8

98.2

20.5

40.5

34

765

223

223

234

-

97.3

(18.8)

-

-

 

217

217

228

-

96.4

(17.5)

-

33

725

212

212

222

-

95.5

(16.0)

-

-

705

 

 

 

 

 

 

 

 

 

207

207

218

-

94.6

(15.2)

-

32

690

201

201

212

-

93.8

(13.8)

-

31

675

197

197

207

-

92.8

(12.7)

-

30

655

192

192

202

-

91.9

(11.5)

-

29

640

187

187

196

-

90.7

(10.0)

-

-

620

 

 

 

 

 

 

 

 

 

183

183

192

-

90.0

(9.0)

-

28

615

179

179

188

-

89.0

(8.0)

-

27

600

174

174

182

-

87.8

(6.4)

-

-

585

170

170

178

-

86.8

(5.4)

-

26

570

167

167

175

-

86.0

(4.4)

-

-

560

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163

163

171

-

85.0

(3.3)

-

25

545

156

156

163

-

82.9

(0.9)

-

-

525

149

149

156

-

80.8

-

-

23

505

143

143

150

-

78.7

-

-

22

490

137

137

143

-

76.4

-

-

21

460

 

 

 

 

 

 

 

 

 

131

131

137

-

74.0

-

-

-

450

126

126

132

-

72.0

-

-

20

435

121

121

127

-

69.8

-

-

19

415

116

116

122

-

67.6

-

-

18

400

111

111

117

-

65.7

-

-

15

385

维氏硬度

代号:HV

单位:无

简介:以49.03~980.7N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)。

维氏硬度适用于几乎所有具有平整表面的材料;

洛氏硬度用于绝大多数金属材料和塑料;

布氏硬度适用于多数金属材料,主要用于表面相对粗糙的大型钢件。

洛氏硬度用HR表示。一种广泛应用的静态压入硬度,所用压头为顶角120°、圆弧半径0.2mm的金刚石圆锥或直径1/16英寸(1.588mm)的钢球,所测量的是压痕深度而不是面积。按不同压头和总负荷P(初负荷P1+主负荷P2),HR有三种常用标度:①HRC金刚石圆锥,P为150kgf,适用范围20~67;②HRB钢球,P为100kgf,适用范围25~100;③HRA金刚石圆锥,P为60kgf,适用范围70~85。洛氏硬度测试由于负荷较大,压痕较深,不能用于薄材及较薄渗涂层。对材料表皮硬度的测试,另有表面洛氏硬度标度,其P1为3kgf,P为15、30和45kgf;对金刚石圆锥和钢球压头分别以HR15N、HR30N、HR45N和HR15T、HR30T、HR45T标度表示。

洛氏硬度试验,由于使用两种压头,适用范围广泛,其压痕小且可快速直读,宜于大批量工件的测试;但因压痕小,测定**度不如布氏硬度,因而对某些材料代表性差,对严重偏析和组织不均匀金属,硬度值的重现性较差,分散度亦较大。

布氏硬度用HB表示。*常用的静态压入硬度,适用范围为HB8~450。

测定布氏硬度时负荷与压痕面积较大,除易于**测试外,数据的重现性和可比性均较高。对于组织不均匀金属,通常只有用布氏法才能获得可比性好而分散度较小的平均硬度值。但由于布氏压头为钢球,刚度较低,不能用于硬度超过HB450的材料,且因压痕大而较深,一般不宜用于测定薄材和成品部件。对硬度大于HB450的材料,可采用硬质合金压头。

维氏硬度用HV表示。一种静态压入硬度,适用范围为HV8~1000,特别宜于测试硬度超过HB450薄的淬火回火部件和材料以及各种渗层和覆层。测试时采用对面夹角136°的正四棱锥金刚石压头.

由于维氏、布氏方法相似,对硬度较低的金属,HV和HB值一般相同或接近。

显微硬度用HM表示。一种静态压入硬度,所用压头和测试原理与维氏硬度相同,但负荷仅为1~200gf。由于压痕小而浅,所以试样必须制成抛光金相试片,且在磨抛过程中应尽量避免过热和加工硬化。另有一种努氏显微硬度(HK),所用压头系长短对角线比为7:1的金刚石棱锥体,压痕面积大而浅,适用于极薄材料和覆层。显微硬度和努氏硬度主要用于实验室中测定金属各组成相和夹杂物相的硬度。

肖氏硬度用HS表示。一种常用的动态硬度。其测试方法是使一定重量的金刚石或钢球冲头,从一定高度自由落下冲击受试材料表面,根据回跳高度来衡量金属的软硬程度。肖氏硬度只适用于弹性模量相同的材料间的相互比较,否则会得出橡胶的HS值高于钢的错误结论。

锤击布氏硬度另一种动态硬度。其测试方法是将与受试金属硬度相似的标准硬度棒插入硬度计中,使钢球压头分别抵紧试件和标准棒,并用手锤击打施力杆一次,然后测量试件和棒上的压痕直径,从对照表中查出试件的布氏硬度值。这是一个近似值,误差可达±7%。

肖氏和锤击布氏硬度试验的特点在于仪器轻便,操作简单,可快速经济地进行大批量产品的现场检测

维氏硬度计概念

1、试验原理

维氏硬度试验原理与布氏硬度相似,也是根据压痕单位表面积上的试验力大小来计算硬度值。区别在于压头采用锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体,将其以选定的试验力压入试样表面,按规定保持一定时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度,如书上P9图1-5所示。维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示,符号HV。

式中 F-作用在压头上的试验力(N),d-压痕两对角线长度的平均值(㎜),HV值的单位为N/㎜2,但习惯上只写出硬度值而不标出单位。

2、常用试验力及其适用范围

维氏硬度试验所用试验力视其试件大小、薄厚及其它条件,可在49.03-980.7N的范围内选择试验力。常用的试验胃有49.03、98.07、196.1、294.2、490.3、980.7N。HV符号前面的数字为硬度值,后面依次用相应数字注明试验力和试验力保持时间(10-15s不标注)。如640/HV30/20,表示30kgf(294.2N)试验力,保持时间为20s测得维氏硬度值为640。

维氏硬度法适用范围宽,尤其适用于测定金属镀层、薄片金属及化学热处理后的表面硬度,其结果**可靠。当试验力小于0.2kgf(1.961N)时,可用于测量金相组织中不同相的硬度。

3、试验优缺点

优点:①与布氏、洛氏硬度试验比较,维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束;②不存在压头变形问题;③压痕轮廓清晰,采用对角线长度计量,**可靠,硬度值误差较小。

缺点:其硬度值需要先测量对角线长度,然后经计算或查表确定,故效率不如洛氏硬度试验高。

根据压头形状、材料及加载大小的不同,硬度可有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度,它们适用于不同的材料。各种硬度的压头形状、材料、载荷、运用范围等见下表。

硬度換算公式:
1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.勃式硬度(BHN)=洛克式硬度(HV)
4.洛式硬度(HRC)=勃式硬度(BHN)/10-3
硬度測定範圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300

洛氏硬度计虽然结构简单,操作方便,但如果长期操作不当,检验硬度失准,将使产品质量受到很大影响,带来不佳后果。现将我们在检定中常见的几种误差及处理方法介绍如下:

一、人为误差:

(1)操作人员技术熟练程度不够,实践经验较差,应由熟悉硬度计的人员使用;

(2)加荷过快,持荷时间短,低硬度的零件硬度偏高,而加荷过慢,持荷时间长,硬度偏低,操作时加荷应平整,保持一定加荷时间。

二、被测零件影响的因素:

(1)不同的表面光洁度在洛氏硬度测试时,表现出不同的影响。表面光洁度愈低,高硬度测试时其硬度愈高,反之硬度越低,有刀痕的粗糙表面,淬火时首先*快冷却,或很坚硬的表层,硬度值就高。反之,调质件高温回火时,有刀痕的表层组织先转变,抗回火的能力小,硬度值就低。在测试表面光洁度Δ7以下的零件时,必须使用废砂轮精磨,再用锉刀锉磨光滑,或用细的手砂轮磨光,然后揩擦干净。

(2)热处理零件表面有盐渍、沙子等物,当加负荷时,零件会产生滑移,若有油腻存在,金刚头压入时起润滑作用,减小磨擦,增加压深。这两项原因使所测硬度值偏低。零件测试的部位氧化皮蔬松层薄的硬度值降低,氧化皮致密层厚的硬度值增高。对欲测硬度的零件必须去除氧化皮,揩擦干净,不得有脏物。

(3)斜面(或锥度)、球面及圆柱体零件对硬度测试的误差较平面大。当压头压入这种零件表面时,压入处四周的抗力比平面小,甚至有偏离、滑移的现象,压深增大,硬度降低。曲率半径愈小,斜度愈大,硬度数值的降低愈显著。金刚石压头也容易损坏。对这类零件要设计专用工作台,使工作台和压头同心。

三、压头的影响:

(1)金刚石压头不符合技术要求或是使用一段时间后有磨损,操作者如不能判断金刚石的好坏,可由计量测试机构进行检定。

(2)钢球压头强度和硬度不够,容易产生变形。钢球扳压扁产生长久变形后呈椭圆,短轴垂直于零件表面时,压痕浅,示值高;长轴垂直于零件表面时,压痕加深,示值降低,钢球允差小0.002mm

四、载荷方面:

(1)初负荷:弹簧和主轴、杠杆和百分表之间有摩擦,造成100N的增大或减小。调整螺丝松旷、调整移动,顶杆位置不当。起始线有差异,引起初负荷不对。如果初负荷不对,应调整弹簧、主轴、杠杆、百分表等处的配合。调整块的位置移动合适以后,紧固调整螺丝,同时要紧固顶杆位置,初负荷的允差应小于±2%。

(2)主负荷:杠杆比例不对,吊杆和砝码的配重有误差;主轴、杠杆和砝码有偏斜,均会使主负荷产生误差。杠杆比不对,应进行调整。刀口有磨损应修复或更换,主轴变形要进行校直。主轴、杠杆和砝码偏斜应拨正。各种标尺主负荷的允差小于±0.5%。

五、硬度计安置不正。硬度计不处于水平位置,测试硬度时,其值偏低。用水平仪测量水平度,然后垫平硬度计。

六、零件某一测试部位的表面与工作台接触不佳,或支承点不稳固,将会产生滑移、滚动、翘起等现象。这不仅使所得结果不准,还会损坏仪器。应根据零件的几何形状设计合适的工作台。

七、周围环境的影响。工厂生产用硬度计常会因周围环境受震动的影响,致使仪器结构产生松动,示值不稳定。硬度计应安装在无震动或离震源较远的地方。

摘要:研究了加载负荷、试样表面粗糙度及测量偏差修正对航空用贵金属(合金)丝材和薄片显微硬度测量的影响。结果表明,在压痕对角线长度不小于40mm,表面粗糙度不大于0.125mm条件下,测试值较为准确。

1前言

航空用贵金属材料大多为细丝和薄片,对于这些材料的硬度试验只能选用显微硬度,然而影响显微硬度测试值的因素又很多,以致不同单位之间的测试结果往往难以一致。本工作进行了负荷、负荷保持时间、加荷速度、压痕间距、试样表面质量等项试验,认为影响显微硬度测试值的主要因素有试验负荷、试样表面质量和测量偏差等。

2实验条件

试验机型号:MVK-E,保荷时间:20s,放大倍数:400×

材料为贵金属丝材,牌号:PtIr10,AuNi9,AuNiIFeZr9-2-0.3

3试验结果

3.1试验负荷的影响

众所周知,在显微硬度试验中,负荷与压痕之间是不遵守几何相似定理的,通常认为显微硬度值随试验负荷的减小而增大,但在贵金属材料中却恰恰相反,即硬度值在小负荷时随负荷的减小而减小。

用PtIr10、AuNi9、AuNiIFeZr9-2-0.3等合金的冷拉线材进行负荷试验,结果如图1所示。可以看出:在小负荷时显微硬度值是随负荷的增加而增大;负荷增加到一定值以后,显微硬度值逐渐趋于稳定。由此可见,要比较显微硬度值,必须在同一负荷下进行,也可在硬度值已趋于稳定的不同负荷下比较,但由于有的合金硬度值稳定时的负荷较大,在大负荷下造成的大压痕虽有利于测量精度提高,但压痕过大使相当一部分细丝和薄板无法测量

选择负荷在500g以内各种材料显微硬度的稳定值或接近稳定值作为该材料的显微硬度值HV,而将其他负荷下的硬度值与HV的差值记作△HV,以△HV/HV(%)作纵坐标,而以相应负荷下的压痕对角线长度d作横坐标绘图,得△HV/HV与d的关系曲线,见图2。

由图2可以看到,△HV/HV有明显转折,即d<40mm,△HV/HV明显增大,d>40mm,△HV/HV趋于平稳,换言之,压痕大于40mm时,测得的硬度值与硬度稳定值较接近。

另外,从显微硬度计的误差分析来看,硬度计本身具有一定误差,此误差与压痕对角线长度有关,据文献[l]介绍,当对角线长度d小于20mm时硬度计误差迅速增大,当d在20~60mm时误差变化显著减缓。基于上述理由认为,在贵金属材料中,硬