力学性能检验

一、布氏硬度
• 1、试验原理 ：布氏硬度试验是用一定的静力负荷F，将直径为D的淬火钢 球或硬质合金球压入被测材料的表面，保持一定的时间后卸除负荷，测 量试样表面的压痕直径d，如图5—1所示。
图5～1 布氏硬度试验原理
• 布氏硬度有两种表示方法： • 一种是用压痕直径d表示，单位为mm；另一种是计算单位面积上承受
• 例如:120HBS10／1000／30表示用直径为10mm的钢球，在 1000kgf(9807N)负荷作用下保持30s，测得的布氏硬度值为120。
•
500HBW5／750表示用直径为5mm的硬度合金球，在750kgf(7355N)
负荷作用下保持10～15s，测得的布氏硬度值为500。
• 压头选择： • 布氏硬度低于450的金属材料试验时其压头可选用淬火钢球
• 3、实验步骤 • (1) 首先选定压头，装入主轴衬套中，然后选定负荷，加上相应的砝码，
确定加载时间(把圆盘上的时间定位器的红色指示点转到持续时 间相符的 位置上)； • (2)接通电源，使指示灯燃亮； • (3)将试样置于工作台上，顺时针转动手轮，使压头压向试样表面，直至 手轮对下面螺母不作相对运动为止； • (4) 按动试验力按钮，启动电动机 即施加试验力，当红色指示灯闪亮时 ，迅速拧紧紧压螺钉，使圆盘转动，达到所要求的持续时间后，转动即 自行停止； • (5) 逆时针转动手轮，降下工作台，取下试样，用目测显微镜测出压痕直 径d，根据此值从表中即可查出HB值。
• 布氏硬度试验特点： 优点：测定的数据准确、稳定。 缺点：1、压痕较大，不宜测成品或薄片金属的硬度。 2、百度文库作较缓慢，对大量逐件检验的产品不适用。
• 2、试验设备 布氏硬度试验在布氏硬度试验机上进行。常见的布氏硬
度试验机有油压式和机械式两大类。机械式布氏硬度机如图 5—2所示。
图5—2 HB一3000型布氏硬度试验机外形 图5—3洛氏硬度试验原理示意图l一指示灯；2一压头；3一工作台；4一立柱；5一丝杠； 6一Y-．~；7一试验力砝码；8一压紧螺钉； 9一时间定位器；10一试验力按钮
GB231～84金属布氏硬度试验方法、GB230—84
金属洛氏硬度试验方法、GB4341—84金属肖氏
硬度试验方法、GB4340—84金属维氏硬度试验
方法、GB4342—84金属显微维氏硬度试验方法
等
• 4、测试方法 硬度的测试方法很多，一般多采 用压入法来测定硬度。常见的有布氏硬度法、 洛氏硬度法、维氏硬度法、显微维氏硬度法等 ，此外还有肖氏硬度试验法(回跳法)
• 所以HBS(或HBW)值的计算公式变为
式中F、D已知，只有d是变量，因而 • 用目测显微镜测出压痕直径d,即可计算出硬度值HBS(或HBW)。实际测
量时，可根据测出的d值从表中直接查出HBS(或HBW)值。
• 注意: 布氏硬度单位为kgf／mm2，但习惯上只写明硬度的数值而不标 出单位。
• 一般硬度符号HBS(或HBW)前面的数值为硬度值，符号后面的数值依 次表示球体直径、负荷大小及负荷保持时间(保持时间为10～15s时不标 注)。
的压力，即计算试样上的钢球或硬质合金球压痕的球冠面积S上承受的平 均压力
式中 ：HBS——布氏硬度值(压头为淬火钢球时)； HBW——布氏硬度值(压头为硬质合金球时)； F——负荷(N)； S——压痕面积，mmz； D——钢球(或硬质合金球)直径，mm； h——压痕深度，mm。
• 在实际试验中，压痕深度值h的测量比较困难，而测量压痕直径d比较 方便，因此将(5-1)式中的h值换算成d。由图5-1中直角三角形Oab的关 系可求出
分、组织与结构。它与其它力学性能之间存在一定的关系， 因此可通过测定金属的硬度间接地获得其它力学性能的数值 ；
2、硬度试验特点
• 最后，硬度试验压痕小，一般不损坏零件，可以直接 在成品或半成品上测定，且不受被测物体大小、脆韧的限 制。这是其它力学性能试验方法所不可及的优点。
• 3、试验标准
已颁布的硬度试验标准有：
二、洛氏硬度
• 1、洛氏硬度 洛氏硬度试验法是目前工厂生产检验中应用最广泛的硬度试验 方法。
• 2、实验原理 用一个顶角为120。的金刚石圆锥体或直径为1.588mm(1/16英寸) 的淬火钢球为压头， 在规定的载荷作用下压入被测金属表面，然后根据压痕 深度来确定试件的硬度值。
• 下图表示金刚石圆锥压头的洛氏硬度试验原理。
第一节 硬度试验
• 1、硬度
• 是表示材料表面一个小区域内抵抗弹性变形、塑性变形 或破断的一种能力。是衡量金属软硬程度的判据,是代表着弹 性、塑性、塑性形变强化率、强度和韧性等一系列不同的物 理量组合的一种综合性能指标。
•
2、硬度试验特点 • 首先，硬度试验设备简单，操作迅速方便，硬度是金属力
学性能中最易测量的一种性能； • 其次，硬度和其它力学性能一样，也决定于金属材料的成
，布氏硬度值在450～650之间的金属材料试验时其压头可选 用硬质合金球。 • 根据被测金属材料的种类和试样厚度，选用不同大小的压头 直径D、施加负荷F和负荷保持时间。 • 压头直径有10、5、2.5、2和1 mm五种； • 负荷的保持时间为，黑色金属10～15s，有色金属30s，布 氏硬度值低于35时为60s。
• 实验步骤
试验时，先加初载荷98.07N (10kgf)，使压头紧密接触试件表面，此 时压人深度为h1，然后加主载荷，继续压入金属中，待总载荷(初载荷+ 主载荷)全部加上并稳定后，将主载荷去除，由于被测试件金属弹性变形 的恢复，压头压入深度是h3，压头在主载荷作用下压入金属中的塑性变 形深度就是h(h=h3-h1)，并以此来衡量被测金属的硬度。
•
显然，h越大，金属的硬度越低；反之，硬度越高。考虑到数值越大
硬度越高的习惯，故采用一个常数K减去h来表示硬度高低，并用
0.002mm的压痕深度为一个硬度单位，由此获得的硬度值称为洛氏硬度
，用HR表示。即式中K为常数，用金刚石圆锥压头时，K=0.2mm；用淬
火钢球压头时，K=0.26mm。
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由此获得的洛氏硬度值HR只表示硬度高低而没有单位，试验时，可