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布式、裡(lǐ)氏、韋氏、肖式、洛式硬度之間的轉化
早在1822年(nián),Friedrich mohs提出用10種礦物來(lái)衡量世界上最硬的和最軟的物體(tǐ),這是所謂的摩氏硬度計(jì)。按照(zhào)他(tā)們的軟硬程度分(fēn)爲十級:
1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石
6)正長石 7)石英8)黃(huáng)玉 9)剛玉 10)金剛石
簡單記憶方法:滑石方、螢磷長、石英黃(huáng)玉剛金剛。
各級之間硬度的差異不是均等的,等級之間隻表示硬度的相(xiàng)對大(dà)小。
試驗鋼鐵硬度的最普通方法是用锉刀在工(gōng)件(jiàn)邊緣上锉擦,由其表面所呈現的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱爲锉試法這種方法不太科(kē)學。用硬度試驗機(jī)來(lái)試驗比較準确,是現代試驗硬度常用的方法。常用的硬度測定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測試方法
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指标,它既可(kě)理(lǐ)解爲是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力,也可(kě)表述爲材料抵抗殘餘變形和反破壞的能力。硬度不是一個簡單的物理(lǐ)概念,而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指标。硬度試驗根據其測試方法的不同可(kě)分(fēn)爲靜(jìng)壓法(如(rú)布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等)、劃痕法(如(rú)莫氏硬度)、回跳(tiào)法(如(rú)肖氏硬度)及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBS\HBW)(參照(zhào)GB/T231-1984),生(shēng)産中常用布氏硬度法測定經退火(huǒ)、正火(huǒ)和調質的鋼件(jiàn),以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。
洛氏硬度可(kě)分(fēn)爲HRA、HRB、HRC、HRD四種,它們的測量範圍和應用範圍也不同。一般生(shēng)産中HRC用得(de)最多。壓痕較小,可(kě)測較薄得(de)材料和硬得(de)材料和成品件(jiàn)得(de)硬度。
維氏硬度以HV表示(參照(zhào)GB/T4340-1999),測量極薄試樣。
1、鋼材的硬度 :金屬硬度(Hardness)的代号爲H。按硬度試驗方法的不同,
常規表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、裡(lǐ)氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較爲常用。
HB應用範圍較廣,HRC适用于表面高硬度材料,如(rú)熱(rè)處理(lǐ)硬度等。兩者區别在于硬度計(jì)之測頭不同,布氏硬度計(jì)之測頭爲鋼球,而洛氏硬度計(jì)之測頭爲金剛石。
HV-适用于顯微鏡分(fēn)析。維氏硬度(HV) 以120kg以内的載荷和頂角爲136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即爲維氏硬度值(HV)。 HL手提式硬度計(jì),測量方便,利用沖擊球頭沖擊硬度表面後,産生(shēng)彈跳(tiào);利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計(jì)算硬度,公式:裡(lǐ)氏硬度HL=1000×VB(回彈速度)/ VA(沖擊速度)。
便攜式裡(lǐ)氏硬度計(jì)用裡(lǐ)氏(HL)測量後可(kě)以轉化爲:布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用裡(lǐ)氏原理(lǐ)直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、裡(lǐ)氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值。
2、HB - 布氏硬度:
布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候,如(rú)有色金屬、熱(rè)處理(lǐ)之前或退火(huǒ)後的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料,如(rú)熱(rè)處理(lǐ)後的硬度等等。
布式硬度(HB)是以一定大(dà)小的試驗載荷,将一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面,保持規定時間,然後卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得(de)的商。一般爲:以一定的載荷(一般3000kg)把一定大(dà)小(直徑一般爲10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去(qù)載後,負荷與其壓痕面積之比值,即爲布氏硬度值(HB),單位爲公斤力/mm2 (N/mm2)。
3、洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來(lái)确定硬度值指标:以0.002毫米作(zuò)爲一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體(tǐ)或直徑爲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(fēn)三種不同的标度來(lái)表示:
HRA:是采用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得(de)的硬度,用于硬度極高的材料(如(rú)硬質合金等)。
HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得(de)的硬度,用于硬度較低的材料(如(rú)退火(huǒ)鋼、鑄鐵等)。
HRC:是采用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得(de)的硬度,用于硬度很高的材料(如(rú)淬火(huǒ)鋼等)。
另外:
1.HRC含意是洛式硬度C标尺,
2.HRC和HB在生(shēng)産中的應用都(dōu)很廣泛
3.HRC适用範圍HRC 20--67,相(xiàng)當于HB225--650
若硬度高于此範圍則用洛式硬度A标尺HRA。
若硬度低于此範圍則用洛式硬度B标尺HRB。
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度計(jì)C标尺之壓頭爲頂角120度的金剛石圓錐,試驗載荷爲一确定值,中國(guó)标準是150公斤力。
布氏硬度計(jì)之壓頭爲淬硬鋼球(HBS)或硬質合金球(HBW),試驗載荷随球直徑不同而不同,從(cóng)3000到31.25公斤力。
5.洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數點求平均值,适用成品和薄片,歸于無損檢測一類。
布式硬度壓痕較大(dà),測量值準,不适用成品和薄片,一般不歸于無損檢測一類。
6.洛式硬度的硬度值是一無名數,沒有單位。(因此習慣稱洛式硬度爲多少度是不正确的。)
布式硬度的硬度值有單位,且和抗拉強度有一定的近似關系。
7.洛式硬度直接在表盤上顯示、也可(kě)以數字顯示,操作(zuò)方便,快(kuài)捷直觀,适用于大(dà)量生(shēng)産中。
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然後查表或計(jì)算,操作(zuò)較繁瑣。
8.在一定條件(jiàn)下,HB與HRC可(kě)以查表互換。其心算公式可(kě)大(dà)概記爲:1HRC≈1/10HB。
硬度試驗是機(jī)械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。爲了能用硬度試驗代替某些機(jī)械性能試驗,生(shēng)産上需要一個比較準确的硬度和強度的換算關系。
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(xiàng)應關系。因爲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(jiù)越高。
另外,天然水中的鈣美含量也用硬度表示.我國(guó)規定的硬度是:1L水中含的鈣鹽,鎂鹽折合成CaO和MgO的總量相(xiàng)當于10mgCaO(将MgO也換算成CaO)時,其硬度是1°.
水的硬度是水質的重要指标,通常分(fēn)爲五類:
很軟水 軟水 中硬水 硬水 很硬水
0°~4° 4°~8°8°~16° 16°~30° >30°
1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
硬度測定範圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300
HL裡(lǐ)氏硬度
裡(lǐ)氏硬度是以HL表示,裡(lǐ)氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬,裡(lǐ)伯博士發明的,它是用一定質量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體(tǐ),在一定力的作(zuò)用下沖擊試件(jiàn)表面,然後反彈。由于材料硬度不同,撞擊後的反彈速度也不同。