硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。硬度試驗的方法有較多,各種不同的硬度儀采用不同的檢測原理,zui終測得的硬度值和含義也不*一樣。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。
zui常用的是靜負荷壓入法硬度試驗,即布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。
其它采用回跳法的有里氏硬度和肖氏硬度,其值代表金屬彈性變形的大小。
1.工作原理上的不同
布氏硬度是以一定大小的試驗載荷,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面,保持規(guī)定時間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷把一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值。
洛氏硬度計是在規(guī)定條件下,將壓頭(金剛石圓錐、鋼球或硬質(zhì)合金球)分2個步驟壓入試樣表面。卸除主試驗力后,在初試驗力下測量壓痕殘余深度h。以壓痕殘余深度h代表硬度的高低。硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。
維氏硬度計采用正四棱錐體金剛石壓頭,在試驗力作用下壓入試樣表面,保持規(guī)定時間后,卸除試驗力,測量試樣表面壓痕對角線長度,國家標準規(guī)定維氏硬度壓痕對角線長度范圍為0.020~1.400mm。試驗力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度(HV)以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度值(HV)。
2.常規(guī)使用上的不同
布氏硬度計(HB)的測頭為鋼球,一般用于材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度(HRC)計量。
布式硬度壓痕較大,測量值準,不適用成品和薄片,一般不歸于無損檢測一類。
布式硬度的硬度值有單位,且和抗拉強度有一定的近似關(guān)系。
洛氏硬度計的測頭為金剛石,測試范圍較廣,可以測量較硬的材料。不同標尺及試驗力應(yīng)用范圍不同。其中HRA是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度*的材料(如硬質(zhì)合金等);HRB是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度,用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。HRC是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,一般用于硬度較高的材料(如淬火鋼等)。
洛式硬度直接在表盤上顯示、也可以數(shù)字顯示。操作方便、快捷、直觀,適用于大量生產(chǎn)檢驗。
洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數(shù)點求平均值。適用成品和薄片,歸于無損檢測一類。
洛式硬度的硬度值沒有單位。
維氏硬度計適用于顯微鏡分析,測定材料顯微維氏硬度值和努氏硬度值的硬度計。
3.硬度值舉例
下面我們以鋼材為例,看看它的硬度表示方法。金屬硬度的代號為H,按硬度試驗方法的不同給出各類硬度值。對于鋼材,硬度的常規(guī)表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較為常用,大家在鋼材的采購過程中對照相應(yīng)的硬度值加以選購。