金属硬度检测方法

《金属硬度检测方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属硬度检测方法（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、金属硬度检测 方法杭州易辰孚特汽车零部件有限公司硬度：是评定金属材料力学性能最常用的指 标之一。硬度的实质：是材料抵抗另一较硬材料压入 的能力。硬度检测：是评价金属力学性能最迅速、最 经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的：就是测定材料的适用 性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化 处理的效果。硬度检测方法： 对于被检测材料而言，硬度是代 表着在一定压头和试验力作用下所反映出的 弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种 物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属 材料在不同的化学成分、组织结构和热处理 工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛 应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质

2、 量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法：一类是静态试验方法，这类方法试验力的 施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕 投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努 氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验 方法是最常用的，它们是金属硬度检测的主要 试验方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的， 它被广泛用于产品的检验。据统计，目前应用 中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方 法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里 包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主 要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。各种金属硬度计就是根据上述试验

3、方法 设计的。下面分别介绍基于各种试验方法的硬度 计的原理、特点与应用。布氏硬度测定法布氏硬度计原理：对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验 力P ，使压头压入试样表面，经规定的保持时 间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d ，布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计 算。P/F即为布氏硬度，用符号HB表示。布氏硬度的测量原理如图所示。布氏硬度计的特点：布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好， 由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg 试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内 金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别 组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用 于测定灰铸铁、轴承合金和具

4、有粗大晶粒的金 属材料。它的试验数据稳定，重现性好，精度高于 洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度 值之间存在较好的对应关系。布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品 检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂 ，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由 于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使 压痕直径的测量产生较大误差。因此要求操作者具有熟练的试验技术和 丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。布氏硬度计的应用：布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢 和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬 度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢 ，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄 材料。布氏

5、硬度计多用于原材料和半成品的检 测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。 布氏硬度试验条件：布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关 于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条 件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。 这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并 且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起 来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直 径的球压头，3000kg试验力。这一条件最能体现布 氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同 ，试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头 自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择 方面需要遵循相应规则

6、。压头直径有2.5mm，5mm，10mm三种;载荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七种;材料的软硬不同要配合使用。为了在不同直径的压头和不同载荷下进行测试时，同一种 材料的布氏硬度值相同。D与P之间要满足相似 原理。金属 类型布氏硬度范围 HB试件 厚度 mm载荷P与压头 直径D的关系钢球直径 D.mm载荷P.Kg载荷 保持 时间，s黑色 金属14015063 43 6 63 13063 43 6 63 175Rm0.343HB10MN/m2 Rm0.362HB10MN/m2铸铝合金 Rm0.26HB10MN/m2退火黄铜、青铜

7、Rm0.55HB10MN/m2冷加工后黄铜、青铜 Rm0.40HB10MN/m2测量注意事项:1、d的范围应为0.25D2%者，需要在硬度值后 面注明。 维氏硬度表示法：640 HV 30表示用136金刚石压头在294.2N试验力作用下保持1015秒测 得的维氏硬度值为640。640 HV 30/20表示用136金刚石压头在294.2N试验力作用下保持20秒测得 的维氏硬度值为640。对试样的要求：要求试样经过抛光，试样硬度至少是压痕深度的10倍或者不小于压痕对角 线的1.5倍，在满足这个条件的情况下尽 可能选用较大载荷，可减少测量误差。优缺点及注意事项 优点：可测定从极软到极硬各种金属材料的

8、硬度,且不同载荷下的维氏硬度值可以进行比较。维氏硬度值测量精确可靠，在材料科学研究中被广泛应用。 缺点：维氏硬度需测量对角线的长度，然后通过计算或查表才能得到硬度值。测量过程繁琐，工作效率 低。在测量过程中，采用计算机控制测量过程，采 集和处理数据，可能克服上述缺点并大大提高工作 效率。注意：维氏硬度两相邻压痕中心之间的距离，对 于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长度的3 倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕 对角线长度的6倍。如果相邻两压痕大小不同，应以较大压痕 确定压痕间距。金属维氏硬度试验执行的现行标准为：GB/T 4340.11999 金属维氏硬度试验 第1部分：试验方法。 显微硬

9、度测试法显微硬度的测量原理：显微硬度的测量原理与维氏硬度一样，也是用压痕单位面积上所承受的载荷来表示的。只是试样需要抛光腐蚀制成金相显微试样，以便测量显微组织中各相的硬度。显微硬度一般用HM表示。显微硬度测试用的压头有两种：一种是和维氏硬度压头一样的两面之间的夹角为136的金刚石正四棱锥压头;另一种显微硬度压头。这种压头叫克努普(Knoop)金刚石压头。它的压痕长对角线与短对 角线的长度之比为7.11。如图所示:维氏金刚石棱锥压头 努氏金刚石棱锥压头 维氏硬度压头硬度计算公式两面之间的夹角为136的金刚石正四棱锥压头时,显微硬度的计算公式为：HV=P/F=1.8544P/d2kg/mm2式中：

10、P载荷(g)；d压痕对角线长度(m)。显微硬度值与维氏硬度完全一致，计算公式差别只是测量时用的载荷和压痕对角线的单 位不同造成的。压头用克努普(Knoop)金刚石压头时, 显微硬度值为：HK=P/A=14229P/L2kg/mm2 式中：P载荷(g)；L压痕对角线长度(m)。显微硬度如用kg/mm2为单位时，可以将单位省去，例如HM300，表示其显微硬度为 300kg/mm2 。显微硬度的测试方法试验前的准备工作：1、接通电源，试样压平后固定在载物台上；2、将物镜转如光路并固定；3、旋转目镜使计测线边缘聚焦；4、调好后复零：D1显示“0.0”。硬度测试：1、安装物镜；2、试样聚焦（聚焦前试样表

11、面与镜头距离不少于0.4mm）测试位置置于中心；3、压头置于光路；4、设置测试载荷（H、L两档）；5、加载（确认物镜不在光路中）；6、物镜转入光路；7、调目镜测对角线长度；8、硬度显示。压痕对角线长度的测定：旋转目镜左右旋钮，使左计测线内侧边缘与压痕左侧尖端相切，右计测线内侧边缘与压 痕右侧尖端相切，按“数值输入”键，压痕对 角线长度在D1位置显示；将测微目镜逆时针旋转90度后重复上述操作，测量压痕竖直方向对角线长度，按“数值 输入”键，压痕对角线长度在D2位置显示。影响显微硬度值的因素： 1)试样制备制备试样时，因磨削使表面塑性变形引起加工硬化，这会对显微硬度值有很大的影响( 有时误差可达5

12、0%)，低载荷下更为明显。因此要尽量减少表面变形层，特别对软材料，最好采用电解抛光。2) 载荷根据试样的实际情况，选择适当的荷载，允许时尽量选择较大的载荷，以得到尽可能大的压痕。 任意大小的压痕其弹性回复量几乎一样，压痕越小 弹性回复量占的比例就越大，显微硬度值也就越 高。在同一试样中，选用不同的载荷测试得出的结果不完全相同，一般载荷越小，硬度值波动越大。对于同一试验最好始终选相同的载荷，以减少载荷变化对硬度值的影响。布科提出了下列四类加载范围，可供参考：铝合金: 1-5g; 软铁镍: 5-15g;硬 钢:15-30g碳化物:30-120g3)加载速度和保载时间加载速度过快，会使压痕加大，显微

13、硬度值降低。一般载荷越小，加载速度的影响 就越大。加载后保持载荷3-5s即可卸载进行 测量。使用硬度计应注意的事项除了各种硬度计使用时特殊注意事项外，还有一些共同的应注意的问题，现列举如下：1)硬度计本身会产生两种误差：一是其零件的变形、移动造成的误差；二是硬度参数超出规定标准所造成的误差。对第二种误差，在测量前需用标准块对硬 度计进行校准。洛氏硬度各标度有一事实上的适用范围，要根据规定正确选用。例如，硬度高于HRB100时，应采用HRC标度进行测试；硬度低于HRC20时应用HRB标度进行测试。因为超出其规定的测试范围时，硬度计的精确度及灵敏度较差，硬度值不准确，不宜使用。其他硬度测试法也都规

14、定有相应的校正标准。校准硬度计用的标准块不能两面使用，因标准面与背面硬度不一定一致。一般规定标准块自 标定日起一年内有效。2) 压头避免撞击,保持清洁;3) 硬度计调整后，开始测量硬度时，第一个测试点不用。因怕试样与砧座接触不好 ，测得的值不准确。待第一点测试完，硬度 计处于正常运行机制状态后再对试样进行正 式测试，记录测得的硬度值。4) 在试件允许的情况下，一般选不同部位至少测试三个硬度值，取平均值作为试件 的硬度值。5 )对形状复杂的试件要采用相应形状的垫块，固定后方可测试。对圆试件一般要放 在V形槽中测试。6) 加载时动作要轻稳，加载时不能移动试样或转动压头。洛氏硬度计维氏硬度计XHB-3000 数显布氏硬度计谢谢观赏