金属硬度基本知识课件

金属硬度基本知识金属硬度基本知识目录0 0简介介1 1布氏硬度布氏硬度1.1布氏硬度原理1.2布氏硬度表示方法1.3布氏硬度优缺点 1.4布氏硬度计常见故障及解决方法 2 2洛氏硬度洛氏硬度2.1洛氏硬度原理 2.2洛氏硬度标尺 2.3洛氏硬度计优缺点 2.4洛氏硬度计检定时常见误差及处理方法 3 3维氏硬度氏硬度3.1维氏硬度原理 3.2维氏硬度试验力及表示方法 3.3维氏硬度优缺点 3.4维氏硬度计常见故障与解决方法 4 4小小结目录0简介0简介硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压入或刻划的能力。是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度的测定常用压入法。把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。0简介硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压入或刻划的硬度测量方法适用范围布氏硬度试验测量晶粒粗大且组织不均的零件。对成品件不宜采用。钢铁件的硬度检验中，现已逐渐采用硬质合金球压头测量退火件、正火件、调质件以及铸件和锻件的硬度洛氏硬度试验批量件、成品件及半成品件的硬度检验。对晶粒粗大且组织不均的零件不宜采用。A标尺适于测量高硬度淬火件、较小与较薄件的硬度，以及具有中等厚度硬化层零件的表面硬度。B标尺适于测量硬度较低的退火件、正火件及调质件。C标尺适于测量经淬火回火等处理零件的硬度，以及具有较厚硬化层零件的表面硬度维氏硬度试验钢铁件的硬度检验中，试验力一般不超过294.2N(30Kg)。主要用于测量小件、薄件的硬度以及具有浅或中等厚度硬化层零件的表面硬度硬度测量方法适用范围布氏硬度试验测量晶粒粗大且组织不均的零件1布氏硬度1布氏硬度1.1布氏硬度原理1.1布氏硬度原理试样厚度要求：对于软的材料，试样的厚度至少应为压痕深度的15倍；对于硬的材料，试样的厚度则至少为压痕深度的7倍。试样厚度要求：1.2布氏硬度表示方法除了采用压头直径D为10mm，试验力F为3000kgf（29421N），保持时间1015s的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号HBS的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间；120HBS10/1000/30：表示用10mm的钢球作压头，在1000kgf(9807N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值为120；500HBW5/750：表示用5mm的硬质钢球作压头，在750kgf(7350N)的试验力作用下，保持时间为1015s后所测得的硬度值为500。1.2布氏硬度表示方法除了采用压头直径D为10mm，试验力F淬火钢球用于测定硬度HBS450的金属材料，如灰铸铁、有色金属以及退火、正火和调质处理的钢材等。硬质合金球用于测定HBW650的金属材料。注意：1.布氏硬度值单位为公斤力/mm2(N/mm2)；2.布式硬度上限值HB650，不能高于此值。淬火钢球用于测定硬度HBS450的金属材料，如灰铸铁、有1.3布氏硬度优缺点 优点：1）硬度代表性好，测得的硬度值较准确；2）试验数据稳定，重现性好，精度高；3）布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。1.3布氏硬度优缺点优点：缺点：1）对金属表面的损伤较大；2）试验过程复杂、费时、误差较大；需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算。缺点：1.4布氏硬度计常见故障1）载荷误差大或不稳定。2）加荷速度不能控制在规定的时间内。3）测定的硬度值与标准硬度块示值不一致。1.4布氏硬度计常见故障1）载荷误差大或不稳定。4）硬度计反复加卸载荷。5）硬度计载荷全部加上时停机。6）按键开关按下，硬度计不动作，但有嗡嗡的电流声。4）硬度计反复加卸载荷。2 洛氏硬度2洛氏硬度2 洛氏硬度洛氏硬度计读数盘洛氏硬度计读数盘2洛氏硬度洛氏硬度计读数盘1在初始试验力F0下的压入深度h0；2在总试验力F0+F1下的压入深度h1；3去除主试验力F1后的弹性回复深度；4残余压入深度e；5试样表面；6测量基准面；7压头位置2.1洛氏硬度原理1在初始试验力F0下的压入深度h0；2.1洛氏硬度原理当压头为金刚石圆锥体时，HR=100-(h/0.002)当压头为钢球时，HR=130-(h/0.002)注：1.h为压痕深度(mm)，0.002为试验机刻度盘上每一小格所代表的压痕深度(mm)，每一小格即表示洛氏硬度一度；2.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。在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其换算公式可大概记为：洛式硬度(HRC)布式硬度(HB)/10。当压头为金刚石圆锥体时，HR=100-(h/0.002)2.2洛氏硬度标尺压头类型：120金刚石圆锥、1.588mm钢球、3.175mm钢球试验力：60kg、100kg、150kg新国标GB/T230.2对不同标尺、不同硬度范围的标准块允许误差进行了定义：标准块HRA4070，允许示值误差2标准块HRB4580，允许示值误差3标准块HRB80100，允许示值误差2标准块HRC2035及3555，允许示值误差1.52.2洛氏硬度标尺压头类型：洛氏硬度标尺硬度符号压头类型初试验力F0（N）主试验力F1（N）总试验力F0+F1（N）适用范围AHRA120金 刚 石圆锥98.07490.3588.42088HRABHRB1.5875mm钢球98.07882.6980.720100HRBCHRC120金 刚 石圆锥98.07137314712070HRCDHRD120金 刚 石圆锥98.07882.6980.74077HRDEHRE3.175mm钢球98.07882.6980.770100HREFHRF1.5875mm钢球98.07490.3588.460100HRFGHRG1.5875mm钢球98.07137314713094HRGHHRH3.175mm钢球98.07490.3588.480100HRHKHRK3.175mm钢球98.071373147140100HRK洛氏硬度试验条件洛氏硬硬度压头类型初试验力主试验力总试验力适用范围AHRA1试样材料压头标尺总试验力（kg）高硬度或薄硬材料。如硬质合金、硬化薄钢带、渗碳后的淬硬钢。金刚石压头A60中低硬度材料。如退火后的中低碳钢、不锈钢、铜合金、超硬铝合金、可锻铸铁等。是应用较广的洛氏硬度标尺。1/16钢球B100淬火及低温回火的一般钢材、冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等，及硬度值超过HRB100的材料。是应用最广的洛氏硬度标尺。金刚石压头C150中等渗层表面硬化钢、薄硬钢板、珠光体可锻铸铁。金刚石压头D100铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。1/8钢球E100退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。1/16钢球F60铍青铜、磷青铜、可锻铸铁等（HRB值接近100的材料）。1/16钢球G150铝、锌、铅等软金属。1/8钢球H60软金属薄材、轴承合金。1/8钢球K150洛氏硬度标尺的选择试样材料压头标尺总试验力（kg）高硬度或薄硬材料。如硬2.3洛氏硬度计优缺点 优点：1）操作简单、测量迅速、工作效率高；2）压痕小，可直接测试成品工件；3）初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小；4）适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测；5）对测量操作的要求不高。2.3洛氏硬度计优缺点优点：缺点：由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。缺点：2.4洛氏硬度计检定时常见误差 1 人为误差 技术熟练程度加荷速度及时间 2 被测零件影响的因素表面光洁度表面毛刺、残粉、氧化皮等斜面（或锥度）、球面及圆柱体零件2.4洛氏硬度计检定时常见误差1人为误差 3 压头的影响不符合技术要求有磨损 强度和硬度不够 4 载荷方面初负荷 主负荷 3压头的影响 5 硬度计安装不水平 6 零件某一测试部位的表面与工作台接触不良（工作台表面锈蚀），或支承点不稳固 7 周围环境的影响（温度过高或过低、地面或工作台有振动等）5硬度计安装不水平3维氏硬度3维氏硬度3.1维氏硬度原理3.1维氏硬度原理3.2维氏硬度试验力及表示方法试验力范围/N硬度符号试验名称F49.03HV5维氏硬度试验1.961F49.03HV0.2HV5小负荷维氏硬度试验0.09807F1.961HV0.01HV0.2显微维氏硬度试验 维氏硬度试验的三种方法 3.2维氏硬度试验力及表示方法试验力范围/N硬度符号试验名称维氏硬度试验小负荷维氏硬度试验显微维氏硬度试验硬度符号试验力/N硬度符号试验力/N硬度符号试验力/NHV549.03HV0.21.961HV0.010.09807HV1098.07HV0.32.942HV0.0150.1471HV20196.1HV0.54.903HV0.020.1961HV30294.2HV19.807HV0.0250.2452HV50490.3HV219.61HV0.050.4903HV100980.7HV329.42HV0.10.9807注：1.维氏硬度试验可使用大于980.7N的试验力；2.试验力为推荐值，测头为顶角136的金刚石四方角锥体压头。推荐的维氏硬度试验力 维氏硬度试验小负荷维氏硬度试验显微维氏硬度试验硬度符号试验力维氏硬度表示方法：HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。标准的试验保持时间为1015S。如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。600HV30表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间1015S时得到的硬度值为600。600HV30/20表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间20S时得到的硬度值为600。维氏硬度表示方法：HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。标3.3维氏硬度优缺点 优点：1）压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，精度很高，重复性也很好；2）测量范围宽广；3）其硬度值与试验力的大小无关；4）不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束，不存在压头变形问题。3.3维氏硬度优缺点优点：缺点：1）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。2）要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，通常需要制作专门的试样，操作麻烦费时，通常只在实验室中使用。缺点：3.4维氏硬度计常见故障1）加荷指示灯、测量显微镜灯不亮2）测量显微镜内浑浊，看不到或看不清压痕3）压痕不在视场内或稍转动工作台，压痕位置变化很大4）检定时示值超差5）加荷时有冲击现象3.4维氏硬度计常见故障1）加荷指示灯、测量显微镜灯不亮4小结布氏硬度试验不适用于测定硬度较高的材料；洛氏硬度试验虽然可用于测定软材料和硬材料，但其硬度值不能进行比较；维氏硬度试验可以测量从软到硬的各种材料以及金属零件的表面硬度，并有连续一致的硬度标尺。4小结布氏硬度试验不适用于测定硬度较高的材料；谢谢！谢谢！谢谢！