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硬度,物理學專業術語,材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。硬度是衡量材料軟硬程度的指標,也是金屬材料最常用的力學性能指標之一。
硬度通常被認為是金屬材料對壓入塑性變形、劃痕、磨損或切削等方面的抗力(固體對外界物體入侵的局部抵抗能力,是比較各種材料軟硬的指標)。硬度不僅決定於所研究材料本身的宏觀與微觀條件(如宏觀的變形程度、冷熱加工條件、微觀的金屬晶體點陣類型、晶格常數和原子間的結合力等),而且也決定於測試的特徵和條件量。鈦浩機械是以機床主軸、回轉頂針、絲杠絲桿、軸加工、數控車床加工、刀柄刀桿、夾頭接桿為公司的主打產品,由於規定了不同的測試方法,所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含義不同,相互不能直接換算,但可通過試驗加以對比。
硬度分為:
①劃痕硬度。主要用於比較不同礦物的軟硬程度,方法是選一根一端硬一端軟的棒,將被測材料沿棒劃過,根據出現劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說,硬物體劃出的劃痕長,軟物體劃出的劃痕短。
②壓入硬度。主要用於金屬材料,方法是用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由於壓頭、載荷以及載荷持續時間的不同,壓入硬度有多種,主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。
③回跳硬度。主要用於金屬材料,方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落衝擊被測材料的試樣,並以試樣在衝擊過程中儲存(繼而釋放)應變能的多少(通過小錘的回跳高度測定)確定材料的硬度。
測量硬度的方法有很多種,一般採用壓入法,它是以一定幾何形狀的壓頭,在一定載荷下壓入被測試材料的表面,根據被壓入程度來確定其硬度。壓入法測得的硬度反映了材料抵抗外來硬的物體壓入其表面的能力,也反映了材料受壓時抵抗局部塑性變形的能力。
由於試驗方法不同,硬度值的物理含義也不相同;對於常用的壓入法硬度試驗而言,硬度表征了材料在特定的壓頭和力的作用下所反映出的綜合力學性能,其中包括彈性、塑性、塑性形變強化率、強度、韌性以及抗摩擦性能等一系列不同物理量。鈦浩機械是以機床主軸、回轉頂針、絲杠絲桿、軸加工、數控車床加工、刀柄刀桿、夾頭接桿為公司的主打產品,硬度檢測是力學性能試驗中最常用的一種方法,也是一種最快速最經濟的試驗方法,由於硬度試驗的結果在一定條件下能敏感地反映出材料在化學成分、組織結構和熱處理工藝上的差異,所以硬度試驗在原材料進廠檢驗和機械產品熱處理質量檢驗,以及在材料固態相變過程的研究和新材料開發中被廣泛應用。
硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關係。常用的硬度計分為:里氏硬度計、洛氏硬度計、布氏硬度計、邵氏硬度計、肖氏硬度計、巴氏硬度計、顯微硬度計、摩氏硬度計、維氏硬度計等。
1、里氏硬度(Dietmar Leeb)。里氏硬度是根據最新的里氏硬度測試原理利用最先進的微處理器技術設計而成。
2、布氏硬度(HB)以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載後,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。
3、洛氏硬度(HR)當HB>450或者試樣過小時,不能採用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1、59、3、18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的情況
HRA:是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度極高的材料(如硬質合金等)。
HRB:是採用100kg載荷和直徑1、58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用於硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC:是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
4、 維氏硬度(HV)以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積,即為維氏硬度值(HV)。
5 努氏硬度(HK)
適用於高硬度材料的硬度測試(一般HV1000硬度以上的硬度測量)。
6、還有肖氏硬度計
7、韋氏硬度計(HW)
適用於鋁合金類產品的韋氏硬度值測量。
8 石膏硬度計
適用於建築石膏硬度測量,將鋼球置於試件上,測量在固定荷載作用下球痕的深度,經計算得出試件的石膏硬度。
以上硬度只是常用的幾種,另外還有肖氏(HS)硬度、邵氏(HS)硬度、巴氏硬度、摩氏硬度等。實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。
硬度計的分類應用:
1、布氏硬度計:主要是用於測未經淬火的鋼材、鑄鐵、有色金屬及質軟的軸承合金材料,用HBW表示。
2、維氏硬度計:主要是用於測黑色金屬、有色金屬、硬質合金(如鋁合金)及表面滲碳、滲氮層的硬度,用HV表示。
3、洛氏硬度計:用於各種鋼材(含合金鋼、不銹鋼)硬度的測試。這是最重要的、最常用的一類硬度計。有以下洛氏硬度計、電動洛氏硬度計、數顯洛氏硬度計、數顯表面洛氏硬度、數顯洛氏、表面洛氏硬度計。
4、布洛維硬度計即可以打布氏、維氏、洛氏三種硬度的硬度計。比較適合於開發、研究用。
5、邵氏硬度計:邵氏硬度計是用來測量橡膠、泡沫、塑膠等物質硬度的儀器,主要有HA和HD兩種,前者為較軟橡膠類硬度參數,後者為較硬的橡膠或塑膠硬度參數。
7、鉛筆硬度計:這是用於塗層硬度的檢測,為將一支鉛筆夾在「小車」上,讓其在塗層上滑動,根據鉛筆的硬度和塗層上的劃痕來判斷塗層的硬度。
8、里氏硬度計:這是一種能將各種硬度值進行換算的較小型的硬度計。主要用於對金屬材料的測試,特別是對較大型的工件。