硬度试验方法

1、王良辉2016-52实验目实验目的的1. 了解硬度检测方法的分类及作用了解硬度检测方法的分类及作用 2.掌握布氏硬度检测方法的原理及应用掌握布氏硬度检测方法的原理及应用 3. 掌握洛氏硬度掌握洛氏硬度硬度检测方法的原理及硬度检测方法的原理及 应用应用概述概述3v 硬度室金属材料力学性能指标中最常用的一个性能指标。v 硬度的定义：材料对压入塑性变形、划痕、磨损或切削等的抗力。v 压入法硬度的定义：材料在一定条件下抵抗另一本身不发生残余变形物体压入的能力。硬度检测的特点硬度检测的特点3v检测后的制件不被破坏，留在制件表面的痕迹很小，大多数情况下对制件的使用无影响，可视为无损检测；v检测设备简单易于

2、掌握；v工作效率高。硬度试验方法的分类硬度试验方法的分类3v 按试验力施加速度分：静力实验法和动力试验法；按试验力施加速度分：静力实验法和动力试验法； 静力试验法：布氏、洛氏、维氏、努普硬度试验法等；静力试验法：布氏、洛氏、维氏、努普硬度试验法等； 动力试验法：肖氏、里氏、锤击、弹簧加力等；动力试验法：肖氏、里氏、锤击、弹簧加力等； v 按试验力大小分：按试验力大小分：v 宏观硬度试验法：试验力宏观硬度试验法：试验力49.03N（5Kgf）v 小负荷硬度实验法：小负荷硬度实验法：试验力试验力1.961N-49.03N（0.2-5Kgf）v 显微硬度实验法：显微硬度实验法：试验力试验力0.009

3、8N-1.961N（0.001-0.2Kgf）v 超超显微硬度实验法：试验力显微硬度实验法：试验力0.0098N（0.001Kgf）v 纳米级纳米级硬度实验法：试验力硬度实验法：试验力50nN v按试验力温度分：按试验力温度分：v 常温硬度：室温下测试，应用最广泛常温硬度：室温下测试，应用最广泛；v 低温硬度：低温硬度：0以下某一特定温度下测试；以下某一特定温度下测试；v 高温硬度：室温以上某一特定温度下测试。高温硬度：室温以上某一特定温度下测试。 v按试验原理分：按试验原理分：v 布氏、洛氏、维氏、肖氏、里氏、努普、韦氏、巴氏、划痕、锉刀等布氏、洛氏、维氏、肖氏、里氏、努普、韦氏、巴氏、划痕

4、、锉刀等；v 其他物理检测方法：超声波、磁矫顽力、磁导率其他物理检测方法：超声波、磁矫顽力、磁导率 布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法3v 1889年-1900年由瑞典工程师部利奈尔（J.A.Brinell）提出，使用最早；由于该测试方法压痕较大，其硬度值受试样组织显微偏析及成分不均匀的影响轻微，结果分散性好，重复性好，能比较客观反映材料的客观硬度。故此测试方法成为最常用，最广泛的硬度检测方法。v 原理：v 在规定检测力F的作用下，将一定直径D的硬质合金球（淬火钢球）压入试样表面，保持一段时间后卸除检测力，测量试样上压痕的直径d，根据d计算球形压痕的表面积A，布氏硬度值即为检测力除以压痕球形表面

5、积A所得的商，单位为N/m。布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法v计算公式：布氏硬度符号：HBW、HBSHBW=F/A，A=DhF-试验力，N/Kgf；D-D-压头直径，压头直径，mmmm；d-d-压痕直径，压痕直径，mmmm；h-h-压痕深度，压痕深度，mmmm。布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法v计算公式：v 以上公式中F的单位为Kgf，而国际标准使用N为力的基本单位上述公式变为： F的单位为N 布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法v相似性原理及其应用： 在进行不是硬度试验时，照常理分析，同一球体对应同一试样，当试验力变换时，凹印面积会随试验力的大小而变化。但单位面积上的抗力是相同的，即不是硬度值是

6、一常数。对于不同软硬的材料试验力变换时应有对应差值，保证不同材料的可比性实际上，在硬度检测中试验力与球任意变换时，直径的变化与凹印面积的变化在球冠与接近球径处是非线性关系的，对于软硬差异大的材料，压头压入深浅不同其应力状况时复杂的。所以上述理想状况不存在。也就是说，在不是硬度测试时，不能任意选择压头和试验力，必须遵守一定的规则，这就是相似性眼里的提出。布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法v相似性原理及其应用： 相似性原理的应用，在布氏硬度试验方法中时十分重要的，对于硬度不同的材料，如能采用变换试验力和压头球径的办法获得同意的压入角，就能获得准确的可比硬度值。在实际测试时，注意选择试验力和球径的合理

7、搭配，控制压入角和球径在一定范围内变化，就能获得对同意种材料由相同的硬度值，对于不同硬度的材料能获得可比较的硬度值的结果。布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法v相似性原理及其应用： 实践证明，即使同一种材料，用固定直径的球形压头，其硬度值随试验力的改变而又差异，见右图。不是硬度分别为228HBS10/3000/30；100HBS10/1000/30；46HBS10/500/30，三种不同的材料，在变换试验力的情况下所得到的布氏硬度值与压痕直径d与球直径D之比的关系曲线。从中可以看出，当合理选择试验力和压头的球径，当d =0.24D-0.6D时，压入角大小对应为28-74，硬度值更接近真实值，当d=

8、0.375D，压入角为44时，硬度值为最真实的。在d =0.24D-0.6D外的范围时，硬度值不能从对照表中查出。布氏硬度检测方法布氏硬度检测方法v布氏硬度标准：GB/T231.1-2002 标准规定：实验厚度至少应为压痕深度的8倍（原标准规定是10倍）；两相邻压痕中心距离至少为压痕平均直径的3倍（原标准规定是4倍）vK常数的含义及选择 K值为试验力F与球铁直径D的平方的比率；进行不是硬度测试时，K值选择的一般规律是：应的材料K值高，软的材料K值低。K值选择的目的是为了使D值能控制在0.24D-0.6D之间。洛氏硬度检测方法3v 1914年，由美国人洛克威尔（S.P.Rockwell和H.M.

9、Rockwell）提出；1919年，1921年两次对硬度计进行改进，奠定了现在洛氏硬度计的雏形。1930年威尔逊（G.H.Wilson）对硬度计进行更新设计，使洛氏硬度检测方法和设备更加完善，并一直沿用至今。v 原理 采用120金刚石圆锥或规定直径的淬火钢球（硬质合金球）作压头，在初始力F0作用下，产生h1的压入深度，再加上主载荷F1，在F0和F1的共同作用下将压头压入实验表面，之后卸除主载荷F1，保持初始试验力F0，测试压痕深度残余增量h，根据h 值及常数N、S，计算出洛氏硬度值。3v 洛氏硬度符号及公式F0-初始试验力，F1-主试验力，F-总试验力：F=F0+F1N-给定的标尺的度数S-给定的标尺的单位，mm；洛氏硬度=N-h/S，所以洛氏硬度为一无单位岗量。洛氏硬度检测方法洛氏硬度检测方法v 洛氏硬度符号及公式洛氏硬度检测方法v 洛氏硬度标尺及技术参数洛氏硬度检测方法v 洛氏硬度应用范围及特点v 洛氏硬度检测操作简便、迅速、工作效率高；v 产生的压痕小，对制件表面没有明显损伤；v 由于使用金刚石压头和两种直径的球作压头，有三种检测力，共计9个标尺，可以检测从软到较硬材料的硬度应用范围广；v 应有初始检测力，所以试件表面轻微的不平度对硬度的影响比布氏硬度和维氏硬度都小。洛氏硬度检测方法v 洛氏硬度检测注意事项v 检测时，必须保证检测力方向与试样表面垂直v 加载时速度要