金属材料硬度试验

1、金属材料硬度试验金属材料硬度试验目录一、一、硬度试验介绍硬度试验介绍二、金属材料二、金属材料布氏布氏硬度试验硬度试验三、金属材料三、金属材料洛氏洛氏硬度试验硬度试验四、金属材料四、金属材料维氏维氏硬度实验硬度实验一、一、硬度硬度(hardness)试验介绍试验介绍1、定义： 硬度硬度是材料抵抗表面形变的能力是材料抵抗表面形变的能力，抵抗外物压抵抗外物压入其表面的能力，入其表面的能力，其实质是材料表面在接触应力作其实质是材料表面在接触应力作用下对局部塑性变形的抗力。用下对局部塑性变形的抗力。2、测定测定方法： （1）压痕压痕(压力)硬度法主要表征材料对变形的抗表征材料对变形的抗力；力；如：布氏布

2、氏硬度、洛氏洛氏硬度、维氏维氏硬度、显微硬度（2）回跳回跳硬度法表征材料弹性变形功表征材料弹性变形功的大小；如：萧氏萧氏硬度、里氏里氏硬度 （3）刻痕刻痕（刻划）硬度法（非金属矿物，10-金刚石）表征材料对破裂的抗力表征材料对破裂的抗力。如：莫氏、麻田划痕及锉磨莫氏、麻田划痕及锉磨试验（4）磨耗磨耗硬度法表征材料对磨损的抵抗力。如：磨耗磨耗试验（5）切削切削硬度法表征材料对切削或钻削的抵抗力。如：切削切削硬度3、常用的金属硬度试验方法有：（1）布氏布氏硬度 常用于金属原材料和毛坯的硬度检验，也可以应用于热处理后半成品的硬度检查。（2）洛氏洛氏硬度 主要用于热处理后的各类金属产品的硬度检验。（3

3、）维氏维氏硬度 大多数用于薄工件或零件表面的硬度测定，以及较精确的硬度测量，其硬度测量范围较宽。（4）显微显微硬度 用于测定金属内部显微组织或相的硬度，也可以对非金属材料进行硬度测定。4、各种硬度试验的分类 试验工具或作用物质荷重作用线之方向荷重一定，压痕或磨损量可变动压痕或磨损量一定荷重可变量静力动力静力动力二个试体，一者压于他者直交于试体表面Beaumur(1922)用较试体更硬之材料作为工具直交于试体表面Brinell(1900)Rockwell(1920)Vickers(1925)Knoop(Tukon)(1939)Shore scleroscope(1906)BallentineCl

4、oudburstSchmidt各种磨损试验（如吹沙）Monotron木材硬度试验平行于试验体表面Marten Scleroscope(1989)Bierbaum ScleroscopeHerbert摆(1923)切削性试验（切削、钻孔等）各种磨损试验（如Dorry等）Allcut及Turner Scleroscope（1887）各种定性用划痕硬度试验Mohs（1822）二、布氏硬度（二、布氏硬度（Brinell Hardness） 单位压痕表面积单位压痕表面积S上所承受的平均压力上所承受的平均压力 HBW=常数常数（F/S）=常数常数 F/ . h. D = 主要优点优点：数值统一数值统一，分

5、散性小而重复性好。 能较好地反映反映出较大范围内材料各组成相的综合综合平均性能平均性能。 对有较大晶粒或组成相的材料仍能适用。试样过薄以及要求大量快速检测、弹性变形较大时受到限制。 ）d dD DD D（D D2 2F F0 0. .1 10 02 22 22 21、符号：HBW（硬质合金压头） HBS（钢球压头）GB/T 231.1-2002中已经取消使用了2、试验条件的选择及应用范围 对于不同的试验材料，使用不同的试验力时，必须使压痕直径在对于不同的试验材料，使用不同的试验力时，必须使压痕直径在0.24D0.6D之间（通常之间（通常0.375D是最理想的），否则试验无效，应另选试验力和是最

6、理想的），否则试验无效，应另选试验力和压头再进行试验压头再进行试验 。3、试验力保持时间：从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在2s8s之内，试验力保持时间一般在10s15s。4、结果表示： 100HBW10/1000/30。即表示用10mm硬质合金压头在1000kgf 载荷作用下，保持30秒，测得布氏硬度为100。三、洛氏硬度（三、洛氏硬度（Rockwell Hardness ）优点优点：检测上限高于上限高于布氏硬度； 压痕小压痕小，不损伤零件的表面。 操作迅速操作迅速，直接读数，效率很高。 适用于大量生产生产中的工序控制和成品检测。缺点缺点：压痕小可使所测数据缺乏代表性代表性。 不同标尺

7、不同标尺的洛氏硬度值是不可比的。t = h1-h21、符号：HRA、HRB、HRC 其中A、B、C表示标尺2、各标尺应用范围3、试验力保持时间： 初试验力F0保持时间不应超过不应超过3s；从初试验力F0施加至总试验力F的时间应不小于不小于1s且不大于且不大于8s；总试验力F保持时间为4s2s。4、结果表示： 50HRC表示用表示用C标尺测定的洛氏硬度值为标尺测定的洛氏硬度值为50； 80HRB表示用表示用B标尺测定的洛氏硬度值为标尺测定的洛氏硬度值为80. 5、表面洛氏硬度：、表面洛氏硬度： 为了测定极薄工件及氮化层、氧化层、金属镀层等的硬度，可进行表面洛氏硬度试验。 有N标尺和T标尺，载荷有

8、15kgf、30kgf、45kgf N标尺适用于类似洛氏标尺C、A和D检测的材料，但它只适用于薄小试样和浅硬化深度的试样。 T标尺适用于类似洛氏标尺B、F和G检测的材料，但它只适用于薄小试样和较软且覆镀层较浅的试样。 65HR30N表示用30N标尺测定的表面洛氏硬度值为65； 75HR15T表示用15T标尺测定的表面洛氏硬度值为75。6、常用的洛氏硬度：HRA、HRB、HRC四四. 维氏硬度（维氏硬度（Vickers hardness） 单位压痕面积上承受的名义应力值单位压痕面积上承受的名义应力值 HV=常数（F/S）=0.102 2Fsin(136/ 2 ) / d 2 =0.1891F/

9、d 2金刚石的四方角锥体金刚石的四方角锥体，四方角锥体两相对面间的夹角为136 。 针对布氏硬度和洛氏硬度两方面的缺点而设计的测量范围较宽 。 维氏硬度试验应用最广泛的硬维氏硬度试验应用最广泛的硬度试验度试验。 1、符号：HV2、试验力选择3、合理试验载荷选择试样厚度试样厚度（mmmm）合理的载荷大小（合理的载荷大小（kgfkgf）（在维氏硬度范围内）（在维氏硬度范围内）HV20HV205050HV50HV50100100HV100HV100300300HV300HV3009009000.30.30.50.55 510kgf10kgf0.50.51.01.05 510kgf10kgf10102

10、0kgf20kgf1 12 25 510kgf10kgf101025kgf25kgf2 24 4101020kgf20kgf252530kgf30kgf4 420kgf20kgf30kgf30kgf50kgf50kgf3、试验力保持时间： 从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在2s10s之间，试验力保持时间：黑色金属为1015s，对有色金属为30+2s。4、结果表示： 640HV30表示在294.N（即30kgf）载荷下保持1015s测定的维氏硬度值为640 640HV30/20表示在294.N（即30kgf）载荷下保持20s测定的维氏硬度值为6405、显微维氏硬度（、显微维氏硬度（Micro Vickers hardness） 显微维氏硬度试验原理与宏观维氏硬度完全相同，只不过所用试验载荷比维氏硬度试验时小，通常在0.010.2kgf范围内。所得压痕对角线也只有几微米到几十微米。因此，显微硬度是研究金属微观组织性能的重要手段。常用于测定合金中不同相、表面硬化层、化学热处理渗层、镀层及金属箔等的维氏硬度。金属显微维氏硬度的符号，硬度值的计算公式及表示方法