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(du)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。
硬度的測試方法(fa)有:劃痕法(fa)(莫氏)、壓入法(fa)(布氏、洛(luo)氏、維氏)、動力法(fa)(里氏)。
下面介紹(shao)各種硬度(du)測(ce)試法:
1. 莫氏硬度(du)
這是一(yi)個最古老的(de)測(ce)(ce)量(liang)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)是1824年(nian)由德國礦物(wu)學家莫斯(Frederich Mohs)首先提出。應用(yong)(yong)劃(hua)痕(hen)(hen)法將(jiang)棱錐形金剛鉆針刻劃(hua)所(suo)試(shi)礦物(wu)的(de)表面而發(fa)生劃(hua)痕(hen)(hen)。用(yong)(yong)測(ce)(ce)得的(de)劃(hua)痕(hen)(hen)的(de)深(shen)度(du)(du)(du)來(lai)表示硬(ying)(ying)度(du)(du)(du):滑石(shi)(talc)1(硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)最小(xiao)),石(shi)膏(gypsum)2,方解石(shi)(calcite)3,螢(ying)石(shi)(fluorite)4,磷灰石(shi)(apatite)5,正長石(shi)(feldspar;orthoclase;periclase)6,石(shi)英(quartz)7,黃玉(yu)(topaz)8,剛玉(yu)(corundum)9,金剛石(shi)(diamond)10。莫氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)也用(yong)(yong)于表示其他固體物(wu)料的(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)。但莫氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試(shi)驗不適合準確(que)衡(heng)量(liang),如鋼(gang)或陶瓷工(gong)業材料的(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du) 對于工(gong)程材料,各種手(shou)段已經發(fa)展(zhan)了(le)多(duo)年(nian),提供精確(que)的(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)測(ce)(ce)量(liang)。有了(le)許多(duo)應用(yong)(yong)加(jia)載測(ce)(ce)試(shi)力和測(ce)(ce)量(liang)深(shen)度(du)(du)(du)或由此產生的(de)壓痕(hen)(hen)尺(chi)寸,硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)就(jiu)可宏(hong)觀(guan),微觀(guan)和納米(mi)尺(chi)度(du)(du)(du)來(lai)衡(heng)量(liang)。
2. 布氏硬度
布(bu)式硬(ying)(ying)度(HB,是(shi)最早用(yong)來測試材料硬(ying)(ying)度)是(shi)以一定(ding)大小的(de)試驗(yan)載荷,將一定(ding)直徑的(de)淬硬(ying)(ying)鋼(gang)球(qiu)(qiu)(qiu)或硬(ying)(ying)質合金球(qiu)(qiu)(qiu)壓入(ru)被(bei)測金屬表面(mian),保持規定(ding)時間,然后(hou)卸荷,測量(liang)被(bei)測表面(mian)壓痕(hen)直徑。布(bu)式硬(ying)(ying)度值是(shi)載荷除以壓痕(hen)球(qiu)(qiu)(qiu)形表面(mian)積所得(de)的(de)商。一般(ban)為(wei)(wei)(wei):以一定(ding)的(de)載荷(一般(ban)3000kg)把一定(ding)大小(直徑一般(ban)為(wei)(wei)(wei)10mm)的(de)淬硬(ying)(ying)鋼(gang)球(qiu)(qiu)(qiu)壓入(ru)材料表面(mian),保持一段時間,去載后(hou),負荷與其壓痕(hen)面(mian)積之比(bi)值,即為(wei)(wei)(wei)布(bu)氏硬(ying)(ying)度值(HB),單(dan)位為(wei)(wei)(wei)公斤力/mm2 (N/mm2)。
布氏硬(ying)度(HB)一(yi)般(ban)用(yong)(yong)于(yu)材(cai)料(liao)較(jiao)軟的時候,如(ru)有色金屬、熱處(chu)理(li)之前或退火(huo)后的鋼(gang)鐵(tie)。洛氏硬(ying)度(HRC)一(yi)般(ban)用(yong)(yong)于(yu)硬(ying)度較(jiao)高的材(cai)料(liao),如(ru)熱處(chu)理(li)后的硬(ying)度等等。 布式硬(ying)度壓痕較(jiao)大,測量值準,不適用(yong)(yong)成品(pin)和薄片,一(yi)般(ban)不歸于(yu)無損檢(jian)測一(yi)類。但HB應用(yong)(yong)范(fan)圍較(jiao)廣。
3. 洛氏硬度
洛式硬(ying)(ying)度(du)是以壓痕塑性(xing)變形深度(du)來確定硬(ying)(ying)度(du)值指標(biao)(biao)。以0.002毫米作為一(yi)個硬(ying)(ying)度(du)單位。當(dang)HB>450或者試(shi)樣過小時,不能采用布氏硬(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)而改(gai)用洛氏硬(ying)(ying)度(du)計量。它是用一(yi)個頂角120°的(de)金(jin)剛石圓(yuan)錐體(ti)或直徑為1.59、3.18mm的(de)鋼(gang)球,在一(yi)定載(zai)荷下壓入被測(ce)材料表面,由壓痕的(de)深度(du)求出材料的(de)硬(ying)(ying)度(du)。根據試(shi)驗(yan)(yan)材料硬(ying)(ying)度(du)的(de)不同(tong)(tong),分三種(zhong)不同(tong)(tong)的(de)標(biao)(biao)度(du)來表示:
HRA:是采用(yong)60kg載荷(he)和鉆石錐壓(ya)入(ru)器求得(de)的硬(ying)度(du),用(yong)于硬(ying)度(du)極(ji)高(gao)的材料(如硬(ying)質合金等)。
HRB:是采用100kg載荷(he)和直徑1.58mm淬硬(ying)(ying)的(de)鋼球(qiu),求得的(de)硬(ying)(ying)度,用于硬(ying)(ying)度較低的(de)材(cai)料(如退(tui)火鋼、鑄鐵等)。
HRC:是(shi)采(cai)用150kg載荷和(he)鉆(zhan)石錐壓(ya)入器(qi)求得的硬度,用于硬度很高(gao)的材料(如淬火鋼等)。
另外: 1. HRC含意(yi)是(shi)洛(luo)式硬度C標尺, 2. HRC適用范圍(wei)HRC 20~67,相(xiang)當(dang)于HB225~650 。
若硬度(du)高于(yu)此范(fan)圍則用洛式硬度(du)A標尺HRA。 若硬度(du)低于(yu)此范(fan)圍則用洛式硬度(du)B標尺HRB。
表(biao)(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan) : 表(biao)(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)采用(yong)(yong)(yong)三(san)種(zhong)(zhong)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)力,兩種(zhong)(zhong)壓頭,它(ta)們有(you)(you)6種(zhong)(zhong)組合,對(dui)應于表(biao)(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)的(de)(de)6個(ge)標(biao)尺(chi)(chi)。表(biao)(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)是(shi)對(dui)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)補充,在采用(yong)(yong)(yong)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)時,當(dang)遇(yu)到材(cai)料(liao)(liao)(liao)較薄,試(shi)(shi)(shi)樣(yang)較小,表(biao)(biao)(biao)面(mian)硬(ying)(ying)(ying)化層較淺或測(ce)試(shi)(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)鍍覆層時,就應改(gai)用(yong)(yong)(yong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)。這時采用(yong)(yong)(yong)與洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)相同的(de)(de)壓頭,采用(yong)(yong)(yong)只有(you)(you)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)幾分之一(yi)大小的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)力,就可以在上述試(shi)(shi)(shi)樣(yang)上得到有(you)(you)效的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)結果。表(biao)(biao)(biao)面(mian)洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)的(de)(de)N標(biao)尺(chi)(chi)適(shi)用(yong)(yong)(yong)于類似洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)的(de)(de)HRC、HRA和HRD測(ce)試(shi)(shi)(shi)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao);T標(biao)尺(chi)(chi)適(shi)用(yong)(yong)(yong)于類似洛(luo)氏(shi)(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)的(de)(de)HRB、HRF和HRG測(ce)試(shi)(shi)(shi)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。
4. 維氏硬度和努氏(knoop)試驗
維氏和(he)努(nu)(nu)氏硬(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)(努(nu)(nu)普顯(xian)微(wei)壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)硬(ying)度試(shi)(shi)驗(yan))是(shi)在(zai)布(bu)氏修(xiu)改(gai)和(he)測(ce)(ce)試(shi)(shi)用(yong)于(yu)測(ce)(ce)量薄膜涂(tu)層或滲碳(tan)零件(jian)表(biao)面硬(ying)度的(de)(de)(de)硬(ying)度。有了(le)這(zhe)些測(ce)(ce)試(shi)(shi)中,金字塔(ta)是(shi)一(yi)個小鉆石(shi)壓(ya)(ya)入樣品在(zai)外力作用(yong)下,這(zhe)一(yi)點(dian)比(bi)布(bu)氏在(zai)測(ce)(ce)試(shi)(shi)中使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)少(shao)。之(zhi)間的(de)(de)(de)維氏和(he)努(nu)(nu)氏試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)僅(jin)僅(jin)是(shi)金字塔(ta)形(xing)狀的(de)(de)(de)鉆石(shi)壓(ya)(ya)頭。測(ce)(ce)試(shi)(shi)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)維氏壓(ya)(ya)頭,方形(xing)金字塔(ta)是(shi)脆(cui)性材料容易出(chu)現裂紋。因此(ci),努(nu)(nu)氏試(shi)(shi)驗(yan)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)菱形(xing)為(wei)基礎的(de)(de)(de)(對角線比(bi)7.114:1)錐體壓(ya)(ya)痕(hen)(hen),制定了(le)生產時間,但是(shi)較淺的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)。出(chu)于(yu)同樣的(de)(de)(de)載(zai)荷,努(nu)(nu)氏壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)約2.8倍以上維克(ke)斯縮(suo)進(jin)。
外(wai)加載荷(he)從(cong)10g中(zhong)使用到(dao)1000克。這種低負荷(he)量(liang)創(chuang)建一個小(xiao)的(de)(de)(de)縮進(jin),必須在(zai)(zai)顯微(wei)鏡(jing)下測(ce)量(liang)。氮(dan)化鈦硬質涂層(ceng)像的(de)(de)(de)測(ce)量(liang),必須采取(qu)非常(chang)高倍(bei)率(即(ji)1000倍(bei)),因為(wei)這么小(xiao)的(de)(de)(de)縮進(jin)。表(biao)(biao)面通常(chang)需要打磨(mo)。的(de)(de)(de)印象的(de)(de)(de)對角線測(ce)量(liang),這些價(jia)值(zhi)觀是用于(yu)獲(huo)取(qu)硬度(du)(du)號碼(VHN接(jie)),從(cong)查找(zhao)表(biao)(biao)或圖表(biao)(biao)通常(chang)。維克斯測(ce)試可(ke)以用來(lai)描(miao)述非常(chang)堅硬材料(liao),但(dan)硬度(du)(du)是在(zai)(zai)一個非常(chang)小(xiao)的(de)(de)(de)地區衡量(liang)。
這些(xie)值(zhi)表(biao)示希望2500 HK25(或HV25)的含(han)義,在25克的力載荷2500努普硬度。本努氏和維氏硬度值(zhi)略有不同,但對于硬質(zhi)涂層,該值(zhi)是足夠(gou)接近的測(ce)量誤差范圍內,可以互換使用。
5. 肖(xiao)氏硬度
(肖氏(shi)硬(ying)度(du)(du)(du),又稱(cheng)“邵氏(shi)硬(ying)度(du)(du)(du)”)和回彈硬(ying)度(du)(du)(du)測試(shi) 簡稱(cheng)HS。表(biao)示(shi)材料硬(ying)度(du)(du)(du)的(de)一(yi)種標準。由英(ying)國人(ren)肖爾(Albert F. Shore)首先提出。 應用(yong)彈性回跳法將(jiang)撞(zhuang)(zhuang)銷從(cong)一(yi)定高(gao)度(du)(du)(du)落到所試(shi)材料的(de)表(biao)面上而發生回跳。撞(zhuang)(zhuang)銷是一(yi)只(zhi)具有尖端的(de)小錐,尖端上常(chang)鑲有金剛鉆(zhan)。用(yong)測得的(de)撞(zhuang)(zhuang)銷回跳的(de)高(gao)度(du)(du)(du)來表(biao)示(shi)硬(ying)度(du)(du)(du)。
肖(xiao)氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)試驗是一(yi)種(zhong)動(dong)態力(li)試驗,與(yu)布、洛、維等(deng)靜態力(li)試驗法相(xiang)比,準確度(du)稍差,受測(ce)(ce)試時的(de)(de)(de)(de)(de)垂直性(xing),試樣(yang)表面光潔度(du)等(deng)因素的(de)(de)(de)(de)(de)影響,數據分散(san)性(xing)較(jiao)大,其(qi)測(ce)(ce)試結果的(de)(de)(de)(de)(de)比較(jiao)只限于(yu)(yu)彈(dan)性(xing)模量相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料。它對試樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)和重量都有一(yi)定要求,不適(shi)于(yu)(yu)較(jiao)薄和較(jiao)小試樣(yang),但是它是一(yi)種(zhong)輕便的(de)(de)(de)(de)(de)手提式(shi)儀器,便于(yu)(yu)現場測(ce)(ce)試,其(qi)結構簡單,便于(yu)(yu)操作,測(ce)(ce)試效率高。 肖(xiao)氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)計(ji)(ji)適(shi)用于(yu)(yu)測(ce)(ce)定黑色(se)金(jin)屬(shu)和有色(se)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)肖(xiao)氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)值。肖(xiao)氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)計(ji)(ji)便于(yu)(yu)攜帶,特別(bie)適(shi)用于(yu)(yu)冶金(jin)、重型(xing)機械行業中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)大型(xing)工件(jian)(jian),例(li)如大型(xing)構件(jian)(jian)、鑄件(jian)(jian)、鍛件(jian)(jian)、曲軸、軋輥、特大型(xing)齒(chi)輪、機床(chuang)導軌等(deng)工件(jian)(jian)。在橡(xiang)膠、塑料行業中(zhong)常稱作邵氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)。
浙江(jiang)至德(de)鋼業(ye)有(you)限公司專業(ye)生(sheng)產(chan)不(bu)(bu)銹鋼管(guan)及管(guan)道(dao)連(lian)接配件(jian)廠(chang)家,倉庫常備不(bu)(bu)銹鋼管(guan)庫存1000余(yu)噸及部分不(bu)(bu)銹鋼法蘭管(guan)件(jian)(彎(wan)頭|三(san)通(tong)|大小頭)現貨(huo),常用規格可當(dang)天(tian)發貨(huo)。另可提(ti)供(gong)各種不(bu)(bu)銹鋼管(guan)切(qie)割、拋(pao)光、折彎(wan)、鉆孔、焊接、車床加工及管(guan)道(dao)預制件(jian)加工等配套(tao)服務。

