硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。硬度試驗的方法較多,原理也不相同,測得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負荷壓入法硬度試驗,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA,HRB,HRC)、維氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗,其值代表金屬彈性變形功的大小。因此,硬度不是一個單純的物理量,而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。
硬度(du)的測試(shi)方(fang)法(fa)(fa)有:劃痕(hen)法(fa)(fa)(莫氏(shi))、壓入法(fa)(fa)(布氏(shi)、洛(luo)氏(shi)、維氏(shi))、動力法(fa)(fa)(里(li)氏(shi))。
下面介(jie)紹各種硬度(du)測試法:
1. 莫(mo)氏硬度(du)
這(zhe)是(shi)(shi)一個最古老的(de)測(ce)量硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)(shi)1824年(nian)由德國(guo)礦(kuang)物(wu)學家莫斯(Frederich Mohs)首先提(ti)出。應用(yong)劃(hua)(hua)痕法將(jiang)棱錐形金(jin)剛鉆針刻(ke)劃(hua)(hua)所試(shi)礦(kuang)物(wu)的(de)表(biao)面而發生(sheng)劃(hua)(hua)痕。用(yong)測(ce)得的(de)劃(hua)(hua)痕的(de)深度(du)(du)(du)(du)(du)來(lai)表(biao)示硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du):滑石(talc)1(硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)最小),石膏(gypsum)2,方解(jie)石(calcite)3,螢石(fluorite)4,磷灰石(apatite)5,正長石(feldspar;orthoclase;periclase)6,石英(quartz)7,黃玉(topaz)8,剛玉(corundum)9,金(jin)剛石(diamond)10。莫氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)也用(yong)于(yu)表(biao)示其他(ta)固體物(wu)料(liao)的(de)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)。但莫氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)試(shi)驗不適合準確衡(heng)量,如鋼或陶(tao)瓷工業(ye)材料(liao)的(de)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du) 對于(yu)工程材料(liao),各種手段已經發展(zhan)了多年(nian),提(ti)供精確的(de)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)測(ce)量。有了許多應用(yong)加載測(ce)試(shi)力和(he)測(ce)量深度(du)(du)(du)(du)(du)或由此產生(sheng)的(de)壓痕尺(chi)寸,硬(ying)度(du)(du)(du)(du)(du)就可宏觀,微觀和(he)納(na)米(mi)尺(chi)度(du)(du)(du)(du)(du)來(lai)衡(heng)量。
2. 布(bu)氏硬度
布(bu)式硬(ying)度(du)(HB,是(shi)最早用來測(ce)(ce)試(shi)材料硬(ying)度(du))是(shi)以(yi)一(yi)(yi)(yi)定(ding)大(da)(da)小的(de)試(shi)驗(yan)載(zai)荷(he),將一(yi)(yi)(yi)定(ding)直徑(jing)的(de)淬硬(ying)鋼(gang)球(qiu)或硬(ying)質(zhi)合金球(qiu)壓入被測(ce)(ce)金屬表(biao)面(mian),保持規(gui)定(ding)時間,然后卸荷(he),測(ce)(ce)量被測(ce)(ce)表(biao)面(mian)壓痕直徑(jing)。布(bu)式硬(ying)度(du)值(zhi)是(shi)載(zai)荷(he)除以(yi)壓痕球(qiu)形(xing)表(biao)面(mian)積所得的(de)商(shang)。一(yi)(yi)(yi)般為:以(yi)一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)載(zai)荷(he)(一(yi)(yi)(yi)般3000kg)把一(yi)(yi)(yi)定(ding)大(da)(da)小(直徑(jing)一(yi)(yi)(yi)般為10mm)的(de)淬硬(ying)鋼(gang)球(qiu)壓入材料表(biao)面(mian),保持一(yi)(yi)(yi)段時間,去載(zai)后,負荷(he)與其壓痕面(mian)積之比值(zhi),即為布(bu)氏硬(ying)度(du)值(zhi)(HB),單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。
布氏(shi)硬(ying)度(du)(HB)一(yi)(yi)般用(yong)于材(cai)(cai)料較軟的(de)時候,如有色金屬、熱處理(li)之(zhi)前或退火后的(de)鋼鐵。洛氏(shi)硬(ying)度(du)(HRC)一(yi)(yi)般用(yong)于硬(ying)度(du)較高的(de)材(cai)(cai)料,如熱處理(li)后的(de)硬(ying)度(du)等等。 布式硬(ying)度(du)壓痕(hen)較大,測(ce)量(liang)值準,不適(shi)用(yong)成品和(he)薄片,一(yi)(yi)般不歸于無損檢測(ce)一(yi)(yi)類。但HB應用(yong)范圍較廣。
3. 洛氏硬度
洛(luo)(luo)式(shi)硬(ying)度(du)(du)是(shi)以壓痕塑性變形深度(du)(du)來確定硬(ying)度(du)(du)值指標。以0.002毫(hao)米作(zuo)為一個硬(ying)度(du)(du)單(dan)位。當HB>450或(huo)者(zhe)試(shi)樣過小時,不(bu)能采用(yong)布氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)(du)試(shi)驗而(er)改用(yong)洛(luo)(luo)氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)(du)計量。它是(shi)用(yong)一個頂(ding)角120°的(de)金剛石圓(yuan)錐(zhui)體或(huo)直(zhi)徑為1.59、3.18mm的(de)鋼球(qiu),在一定載荷下壓入(ru)被測(ce)材料表面,由壓痕的(de)深度(du)(du)求出材料的(de)硬(ying)度(du)(du)。根據(ju)試(shi)驗材料硬(ying)度(du)(du)的(de)不(bu)同,分三種不(bu)同的(de)標度(du)(du)來表示:
HRA:是采用60kg載(zai)荷和(he)鉆石錐壓(ya)入器求得(de)的(de)硬度,用于硬度極(ji)高的(de)材料(如(ru)硬質合金等)。
HRB:是采用100kg載(zai)荷和直(zhi)徑1.58mm淬硬(ying)的鋼球(qiu),求得的硬(ying)度,用于(yu)硬(ying)度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵(tie)等)。
HRC:是采用(yong)150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用(yong)于硬度很高(gao)的材(cai)料(liao)(如淬火鋼等)。
另外: 1. HRC含意(yi)是洛式(shi)硬(ying)度(du)C標尺, 2. HRC適用范圍HRC 20~67,相當(dang)于HB225~650 。
若硬(ying)度(du)高于此范圍則用(yong)洛(luo)(luo)式(shi)硬(ying)度(du)A標尺HRA。 若硬(ying)度(du)低于此范圍則用(yong)洛(luo)(luo)式(shi)硬(ying)度(du)B標尺HRB。
表(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan) : 表(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)采(cai)(cai)用三種(zhong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力,兩種(zhong)壓頭(tou),它(ta)們有(you)6種(zhong)組(zu)合(he),對應(ying)于表(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)(de)6個(ge)標(biao)尺(chi)。表(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)是(shi)對洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)一種(zhong)補充,在采(cai)(cai)用洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)時(shi),當(dang)遇到(dao)材(cai)料較薄(bo),試(shi)(shi)樣較小,表(biao)(biao)面(mian)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)化層較淺或測試(shi)(shi)表(biao)(biao)面(mian)鍍覆層時(shi),就(jiu)應(ying)改用表(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。這時(shi)采(cai)(cai)用與(yu)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)相同的(de)(de)壓頭(tou),采(cai)(cai)用只有(you)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)幾分(fen)之一大小的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力,就(jiu)可以在上述試(shi)(shi)樣上得到(dao)有(you)效的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)結果。表(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)(de)N標(biao)尺(chi)適用于類(lei)似洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)(de)HRC、HRA和HRD測試(shi)(shi)的(de)(de)材(cai)料;T標(biao)尺(chi)適用于類(lei)似洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)(de)HRB、HRF和HRG測試(shi)(shi)的(de)(de)材(cai)料。
4. 維氏硬度和(he)努氏(knoop)試(shi)驗
維(wei)氏(shi)(shi)和努氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(努普(pu)顯微壓(ya)痕硬(ying)(ying)(ying)度試(shi)(shi)(shi)驗(yan))是(shi)在(zai)布氏(shi)(shi)修改和測(ce)試(shi)(shi)(shi)用(yong)于(yu)測(ce)量薄(bo)膜(mo)涂(tu)層或滲碳零件表面硬(ying)(ying)(ying)度的(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度。有了(le)這些(xie)測(ce)試(shi)(shi)(shi)中,金字塔是(shi)一個小鉆石壓(ya)入樣品在(zai)外力作用(yong)下,這一點(dian)比(bi)布氏(shi)(shi)在(zai)測(ce)試(shi)(shi)(shi)中使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)少。之間的(de)(de)(de)(de)維(wei)氏(shi)(shi)和努氏(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)(de)差異(yi)僅僅是(shi)金字塔形(xing)(xing)狀的(de)(de)(de)(de)鉆石壓(ya)頭。測(ce)試(shi)(shi)(shi)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)維(wei)氏(shi)(shi)壓(ya)頭,方形(xing)(xing)金字塔是(shi)脆性(xing)材料容易出現(xian)裂紋。因此,努氏(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)菱形(xing)(xing)為(wei)基礎的(de)(de)(de)(de)(對角(jiao)線(xian)比(bi)7.114:1)錐體壓(ya)痕,制定了(le)生產時間,但是(shi)較淺的(de)(de)(de)(de)壓(ya)痕。出于(yu)同樣的(de)(de)(de)(de)載荷,努氏(shi)(shi)壓(ya)痕約2.8倍以上維(wei)克斯縮(suo)進。
外加載荷從10g中使用(yong)到1000克。這(zhe)種低負荷量(liang)(liang)創建一個(ge)小(xiao)的(de)縮進,必(bi)須(xu)在顯微鏡下測(ce)(ce)量(liang)(liang)。氮化鈦硬質(zhi)涂層像(xiang)的(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang),必(bi)須(xu)采取(qu)非常(chang)(chang)高倍(bei)(bei)率(即1000倍(bei)(bei)),因為這(zhe)么小(xiao)的(de)縮進。表面通(tong)常(chang)(chang)需要打磨。的(de)印象的(de)對(dui)角線測(ce)(ce)量(liang)(liang),這(zhe)些價值(zhi)觀(guan)是用(yong)于獲取(qu)硬度號碼(VHN接(jie)),從查找表或圖表通(tong)常(chang)(chang)。維克斯測(ce)(ce)試可以用(yong)來描述非常(chang)(chang)堅硬材料,但硬度是在一個(ge)非常(chang)(chang)小(xiao)的(de)地(di)區衡量(liang)(liang)。
這些值(zhi)(zhi)表示(shi)希望(wang)2500 HK25(或HV25)的含義,在25克的力載荷2500努(nu)普硬度。本(ben)努(nu)氏(shi)和(he)維氏(shi)硬度值(zhi)(zhi)略有不同,但(dan)對(dui)于硬質涂層,該值(zhi)(zhi)是足(zu)夠接近的測量誤差范圍內,可以互換使用。
5. 肖(xiao)氏硬(ying)度
(肖氏硬(ying)(ying)度(du)(du)(du),又稱“邵氏硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)”)和(he)回(hui)彈硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)測試 簡稱HS。表示(shi)材(cai)料硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)的(de)一(yi)(yi)種標(biao)準(zhun)。由(you)英國人肖爾(Albert F. Shore)首先提(ti)出。 應用(yong)彈性回(hui)跳法將撞(zhuang)銷從一(yi)(yi)定高度(du)(du)(du)落到所試材(cai)料的(de)表面上(shang)而發生回(hui)跳。撞(zhuang)銷是一(yi)(yi)只具有尖端的(de)小錐,尖端上(shang)常鑲有金剛(gang)鉆(zhan)。用(yong)測得的(de)撞(zhuang)銷回(hui)跳的(de)高度(du)(du)(du)來表示(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)。
肖(xiao)(xiao)氏硬(ying)度(du)試(shi)(shi)(shi)驗是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)動態力(li)試(shi)(shi)(shi)驗,與布、洛(luo)、維等(deng)靜態力(li)試(shi)(shi)(shi)驗法相(xiang)比(bi),準確度(du)稍差(cha),受(shou)測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)時的垂直性,試(shi)(shi)(shi)樣表面光潔(jie)度(du)等(deng)因素的影(ying)響,數據分(fen)散性較大,其(qi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)結果(guo)的比(bi)較只限于(yu)(yu)彈性模量(liang)相(xiang)同的材料(liao)。它(ta)對試(shi)(shi)(shi)樣的厚度(du)和(he)(he)重(zhong)量(liang)都有(you)一(yi)定要(yao)求,不適(shi)于(yu)(yu)較薄(bo)和(he)(he)較小(xiao)試(shi)(shi)(shi)樣,但是(shi)(shi)它(ta)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)輕便(bian)的手提式儀器,便(bian)于(yu)(yu)現場測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi),其(qi)結構簡單,便(bian)于(yu)(yu)操作(zuo),測(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)效(xiao)率高。 肖(xiao)(xiao)氏硬(ying)度(du)計(ji)適(shi)用于(yu)(yu)測(ce)(ce)定黑(hei)色金屬和(he)(he)有(you)色金屬的肖(xiao)(xiao)氏硬(ying)度(du)值。肖(xiao)(xiao)氏硬(ying)度(du)計(ji)便(bian)于(yu)(yu)攜帶,特別適(shi)用于(yu)(yu)冶金、重(zhong)型(xing)(xing)機械行(xing)業中(zhong)的中(zhong)大型(xing)(xing)工(gong)件(jian),例如(ru)大型(xing)(xing)構件(jian)、鑄件(jian)、鍛件(jian)、曲軸、軋輥、特大型(xing)(xing)齒輪、機床導軌等(deng)工(gong)件(jian)。在橡膠、塑料(liao)行(xing)業中(zhong)常稱作(zuo)邵氏硬(ying)度(du)。
浙江至德鋼(gang)業有限公司(si)專(zhuan)業生產不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)及(ji)管(guan)(guan)道連接(jie)配件(jian)廠家,倉庫常(chang)備不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)庫存1000余噸及(ji)部分(fen)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)法蘭管(guan)(guan)件(jian)(彎頭(tou)|三通|大小頭(tou))現貨(huo),常(chang)用規格(ge)可當天發貨(huo)。另可提供各種不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)切(qie)割、拋光、折彎、鉆孔、焊接(jie)、車床加工及(ji)管(guan)(guan)道預(yu)制件(jian)加工等配套服務。