第02章 金屬硬度

1、金屬力學(xué)性能金屬力學(xué)性能劉文娟劉文娟20142014年春年春 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系2本章內(nèi)容本章內(nèi)容1.硬度及其意義硬度及其意義2.布氏硬度布氏硬度3.維氏硬度維氏硬度4.洛氏硬度洛氏硬度5.硬度測(cè)量操作要點(diǎn)硬度測(cè)量操作要點(diǎn)6.金屬的硬度與強(qiáng)度的關(guān)系金屬的硬度與強(qiáng)度的關(guān)系 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系31.1.硬度及其意義硬度及其意義1 1、硬度表征材料軟硬程度的一種性能、硬度表征材料軟硬程度的一種性能, ,隨試驗(yàn)方法隨試驗(yàn)方法的不同，

2、物理意義不同。的不同，物理意義不同。2 2、硬度的種類、硬度的種類 壓入法：布氏硬度、洛氏、維氏、普氏等。表征材料的塑壓入法：布氏硬度、洛氏、維氏、普氏等。表征材料的塑性變形抗力及應(yīng)變硬化能力。應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)最大，性變形抗力及應(yīng)變硬化能力。應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)最大，22，幾乎所有的材料都能產(chǎn)生塑性變形。，幾乎所有的材料都能產(chǎn)生塑性變形。 刻劃法：莫氏硬度。表征材料對(duì)切斷的抗力?？虅澐ǎ耗嫌捕取１碚鞑牧蠈?duì)切斷的抗力。 回跳法：肖氏硬度。表征金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮?。同一回跳法：肖氏硬度。表征金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮?。同一類方式的硬度可以換算；不同類方式則只能采用同一材料類方式的硬度可以換算；不同類方式則

3、只能采用同一材料進(jìn)行標(biāo)定。進(jìn)行標(biāo)定。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系41.1.硬度及其意義硬度及其意義p硬度測(cè)試過(guò)程中壓痕區(qū)域材料發(fā)生彈性變形、塑硬度測(cè)試過(guò)程中壓痕區(qū)域材料發(fā)生彈性變形、塑性變形甚至斷裂；性變形甚至斷裂；p壓痕區(qū)域材料的力學(xué)行為復(fù)雜，反映了材料彈塑壓痕區(qū)域材料的力學(xué)行為復(fù)雜，反映了材料彈塑性變形以及加工硬化能力；性變形以及加工硬化能力；p硬度試驗(yàn)較簡(jiǎn)便，工程上多作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用，硬度試驗(yàn)較簡(jiǎn)便，工程上多作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用，如鑒別材料和工藝好壞；如鑒別材料和工藝好壞；p硬度數(shù)據(jù)與其它力學(xué)性能指標(biāo)存在一定關(guān)系，

4、如硬度數(shù)據(jù)與其它力學(xué)性能指標(biāo)存在一定關(guān)系，如與抗拉強(qiáng)度。原因在于硬度和抗拉強(qiáng)度都與大塑與抗拉強(qiáng)度。原因在于硬度和抗拉強(qiáng)度都與大塑性變形抗拉有關(guān)。性變形抗拉有關(guān)。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系51.1.硬度及其意義硬度及其意義表面滲氮處理齒輪 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系62.2.布氏硬度布氏硬度原理原理 用一定直徑用一定直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球?yàn)閴侯^，施以一定的試驗(yàn)力，合金球?yàn)閴侯^，施以一定的試驗(yàn)力，將其壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定

5、保持時(shí)將其壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力。試樣表面留下間后，卸除試驗(yàn)力。試樣表面留下壓痕。力除以壓痕球形表面積的商壓痕。力除以壓痕球形表面積的商就是布氏硬度。就是布氏硬度。壓頭：淬火鋼球；或硬質(zhì)合金鋼球壓頭：淬火鋼球；或硬質(zhì)合金鋼球 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系72.2.布氏硬度布氏硬度其中P為施加的壓力；D為鋼球直徑；d為球冠直徑HB的單位是Kgf/mm2。上面的式子中， ， 當(dāng)P/D2確定時(shí)，張角也就唯一確定，從而HB也唯一確定。為了保證對(duì)同一材料，測(cè)量的HB相同，那么必須滿足：也就是兩次測(cè)量在幾何上是

6、相似的，這就是布氏硬度測(cè)量的相似性原理。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系82.2.布氏硬度布氏硬度問(wèn)題：選擇多大的問(wèn)題：選擇多大的 ？ 大，那么壓痕深；否則，壓痕淺。大，那么壓痕深；否則，壓痕淺。對(duì)于布氏硬度測(cè)量，希望硬度不要太深，也不要太淺。因?qū)τ诓际嫌捕葴y(cè)量，希望硬度不要太深，也不要太淺。因此對(duì)硬的材料，此對(duì)硬的材料， 大一些，對(duì)軟的材料，大一些，對(duì)軟的材料， 小一些。小一些。試驗(yàn)表明，壓痕太深、太淺測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性都不好，大量試驗(yàn)表明，壓痕太深、太淺測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性都不好，大量試驗(yàn)表明，在下面的試驗(yàn)條件下，測(cè)量結(jié)果最為

7、穩(wěn)定：試驗(yàn)表明，在下面的試驗(yàn)條件下，測(cè)量結(jié)果最為穩(wěn)定： 當(dāng)當(dāng)=44.5，測(cè)試結(jié)果最好，測(cè)試結(jié)果最好2PD2PD2PD2PD 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系9布氏硬度試驗(yàn)規(guī)程布氏硬度試驗(yàn)規(guī)程p試樣厚度試樣厚度: 樣品厚度一般要遠(yuǎn)大于壓痕深度樣品厚度一般要遠(yuǎn)大于壓痕深度, 載荷載荷較大，樣品要厚。較大，樣品要厚。pP/D2：樣品硬度高，：樣品硬度高，P/D2要大要大p載荷保持時(shí)間：壓頭壓入材料后，材料的塑性變載荷保持時(shí)間：壓頭壓入材料后，材料的塑性變形需要時(shí)間，硬度越高，塑性往往越小，載荷保形需要時(shí)間，硬度越高，塑性往往越小

8、，載荷保持時(shí)間可以越小持時(shí)間可以越小 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系102.2.布氏硬度布氏硬度以鋼（黑色金屬）和鋁合金（有色金屬）為例，說(shuō)明：以鋼（黑色金屬）和鋁合金（有色金屬）為例，說(shuō)明：1.為什么鋼的為什么鋼的P/D2取取30，而鋁的，而鋁的P/D2取取10？2.為什么鋼的載荷保持時(shí)間比鋁的小？為什么鋼的載荷保持時(shí)間比鋁的?。?.試樣厚度與載荷大小的關(guān)系？試樣厚度與載荷大小的關(guān)系？ 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系11布氏硬度數(shù)據(jù)表示方法布氏硬

9、度數(shù)據(jù)表示方法 載荷、壓頭直徑、保持時(shí)間是布氏硬度試驗(yàn)三要素。載荷、壓頭直徑、保持時(shí)間是布氏硬度試驗(yàn)三要素。 150HBS10/1000/30表示：硬度表示：硬度150，S表示采用淬火鋼表示采用淬火鋼球；球；10表示壓頭直徑表示壓頭直徑10mm，1000表示載荷為表示載荷為1000Kg，30表示載荷保持時(shí)間為表示載荷保持時(shí)間為30s。 200HBW10/3000/10表示：硬度表示：硬度200，硬質(zhì)合金鋼球；，硬質(zhì)合金鋼球；壓頭直徑壓頭直徑10mm，載荷，載荷3000Kg，載荷保持時(shí)間，載荷保持時(shí)間10s。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金

10、屬材料與冶金工程系12布氏硬度試驗(yàn)布氏硬度試驗(yàn)p查待測(cè)材料可能的硬度查待測(cè)材料可能的硬度p查手冊(cè)選擇試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，包括查手冊(cè)選擇試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，包括載荷、壓頭直徑、保持時(shí)間載荷、壓頭直徑、保持時(shí)間等等p進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。p盡可能選擇較大載荷！盡可能選擇較大載荷！ 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系13布氏硬度特點(diǎn)布氏硬度特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：壓痕面積大，反映較大范圍內(nèi)材料的硬度性能壓痕面積大，反映較大范圍內(nèi)材料的硬度性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好，應(yīng)用廣泛試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好，應(yīng)用廣泛適用于晶粒粗大、相組成復(fù)雜、相尺寸較大的材料適用于

11、晶粒粗大、相組成復(fù)雜、相尺寸較大的材料缺點(diǎn)缺點(diǎn)：為保證數(shù)據(jù)可靠，需根據(jù)材料的種類和試樣的厚薄更換壓為保證數(shù)據(jù)可靠，需根據(jù)材料的種類和試樣的厚薄更換壓頭。頭。d=0.240.6D屬有損檢測(cè)，壓痕較大，不能在成品表面進(jìn)行檢測(cè)屬有損檢測(cè)，壓痕較大，不能在成品表面進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)操作和壓痕測(cè)量費(fèi)時(shí)，工作效率低，不能連續(xù)檢測(cè)，試驗(yàn)操作和壓痕測(cè)量費(fèi)時(shí)，工作效率低，不能連續(xù)檢測(cè)，在大批量生產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)不宜使用在大批量生產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)不宜使用 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系14p問(wèn)題問(wèn)題1：布氏硬度概念和測(cè)量原理是什么？：布氏硬度概念和測(cè)量原理是什么

12、？答案：答案：1）定義）定義2）計(jì)算公式）計(jì)算公式3）相似性原理）相似性原理 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系15p問(wèn)題問(wèn)題2：以下表為例，說(shuō)明布氏硬度的測(cè)量：以下表為例，說(shuō)明布氏硬度的測(cè)量試驗(yàn)條件選擇方法是什么？試驗(yàn)條件選擇方法是什么？ 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系16p問(wèn)題問(wèn)題3：布氏硬度測(cè)量為什么要滿足相似性：布氏硬度測(cè)量為什么要滿足相似性原理？原理？ 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材

13、料與冶金工程系17p問(wèn)題問(wèn)題4：解釋下面布氏硬度表示方法的意義：解釋下面布氏硬度表示方法的意義1）150HBS10/1000/30； 2）200HBW10/3000/10答案：答案：1）硬度）硬度150，S表示采用淬火鋼球；表示采用淬火鋼球；10表示表示壓頭直徑壓頭直徑10mm，1000表示載荷為表示載荷為1000Kg，30表表示載荷保持時(shí)間為示載荷保持時(shí)間為30s；2）硬度）硬度200，硬質(zhì)合金鋼球；壓頭直徑，硬質(zhì)合金鋼球；壓頭直徑10mm，載，載荷荷3000Kg，載荷保持時(shí)間，載荷保持時(shí)間10s 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與

14、冶金工程系183.3.維氏硬度維氏硬度 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系193.3.維氏硬度維氏硬度p=136o的金剛石四棱錐體取的金剛石四棱錐體取=136o與布氏硬度的計(jì)算方法相同。與布氏硬度的計(jì)算方法相同。p維氏硬度可分為宏觀和顯微觀兩種維氏硬度可分為宏觀和顯微觀兩種 宏觀：宏觀：F=49.03980.7 N 六級(jí)大載荷六級(jí)大載荷F=1.96149.03 N 七級(jí)小載荷七級(jí)小載荷 顯微：顯微：F=98.0710-31.961 N 五級(jí)五級(jí) 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工

15、程系金屬材料與冶金工程系203.3.維氏硬度維氏硬度p為什么選擇為什么選擇136o？布氏硬度中，要求：？布氏硬度中，要求：當(dāng)為當(dāng)為44o時(shí)，其對(duì)角為時(shí)，其對(duì)角為136o。p為什么維氏硬度測(cè)試不同的材料不需要更換壓頭？為什么維氏硬度測(cè)試不同的材料不需要更換壓頭？ 維氏硬度測(cè)量時(shí)，壓痕總是滿足幾何形狀的相似性維氏硬度測(cè)量時(shí)，壓痕總是滿足幾何形狀的相似性 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系213.3.維氏硬度特點(diǎn)維氏硬度特點(diǎn)p只需要測(cè)試壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度只需要測(cè)試壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d，根據(jù)公式可以計(jì)，根據(jù)公式可以計(jì)算出硬度算出硬度p可以用

16、于測(cè)量從軟到硬的材料可以用于測(cè)量從軟到硬的材料p維氏硬度測(cè)試的數(shù)值可以直接比較維氏硬度測(cè)試的數(shù)值可以直接比較p理論上可以選擇任意載荷理論上可以選擇任意載荷p但是具體測(cè)試時(shí)，希望壓痕不要太淺，也不要太但是具體測(cè)試時(shí)，希望壓痕不要太淺，也不要太深，一般在深，一般在5，10，20，30，50，100，120Kg選選擇合適的載荷擇合適的載荷 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系22顯微硬度顯微硬度載荷很小的維氏硬度，載荷大小從載荷很小的維氏硬度，載荷大小從5g到到200g可以用于分析材料中某一個(gè)相的硬度，或者單個(gè)晶粒內(nèi)的硬度可以用于分

17、析材料中某一個(gè)相的硬度，或者單個(gè)晶粒內(nèi)的硬度可以用于分析滲層中的硬度變化可以用于分析滲層中的硬度變化可以用于鑒別不同的相，例如：可以用于鑒別不同的相，例如：組成相組成相顯微硬度顯微硬度奧氏體奧氏體340450鐵素體鐵素體150250滲碳體滲碳體750980馬氏體馬氏體6701200珠光體珠光體350500Al2Cu560SiC18003500TiC28503200 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系23維氏硬度測(cè)試方法維氏硬度測(cè)試方法 根據(jù)材料種類、硬度選擇合適根據(jù)材料種類、硬度選擇合適的載荷、保壓時(shí)間的載荷、保壓時(shí)間 測(cè)試

18、壓痕對(duì)角線直徑測(cè)試壓痕對(duì)角線直徑 計(jì)算維氏硬度計(jì)算維氏硬度注意壓痕形狀需要在下圖注意壓痕形狀需要在下圖a中為最佳中為最佳 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系24p計(jì)算題計(jì)算題1：在：在294.3N（30kgf）載荷下測(cè)定某鋼材）載荷下測(cè)定某鋼材的維氏硬度。測(cè)得壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度為的維氏硬度。測(cè)得壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度為0.454mm，計(jì)算該鋼材的維氏硬度值。計(jì)算該鋼材的維氏硬度值。p答案答案 把把30kgf帶入進(jìn)行計(jì)算時(shí)：帶入進(jìn)行計(jì)算時(shí)： 把把294.3N帶入進(jìn)行計(jì)算時(shí)：帶入進(jìn)行計(jì)算時(shí)： 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與

19、工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系254.4.洛氏硬度洛氏硬度壓頭：圓錐角等于壓頭：圓錐角等于120的金剛石圓錐體，或直徑的金剛石圓錐體，或直徑D1.588mm的淬火鋼球的淬火鋼球 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系264.4.洛氏硬度洛氏硬度 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系274.4.洛氏硬度洛氏硬度p上面的測(cè)量中，初始載荷上面的測(cè)量中，初始載荷10Kgf，主載荷，主載荷140Kgf，得到的洛氏硬度稱為，得到的洛氏硬度稱為HRC

20、p其它載荷組合可以擴(kuò)展硬度測(cè)量范圍，從而得到其它載荷組合可以擴(kuò)展硬度測(cè)量范圍，從而得到HRA，HRB，見(jiàn)下表：，見(jiàn)下表： 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系28表面洛氏硬度表面洛氏硬度p洛氏硬度載荷較大，不能用來(lái)測(cè)量較薄滲層如滲洛氏硬度載荷較大，不能用來(lái)測(cè)量較薄滲層如滲碳層，或表面鍍層的硬度，為此發(fā)展了表面洛氏碳層，或表面鍍層的硬度，為此發(fā)展了表面洛氏硬度。硬度。p表面洛氏硬度初始載荷為表面洛氏硬度初始載荷為3Kgf，主載荷有，主載荷有12，27，42Kgf等等 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院

21、 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系29洛氏硬度特點(diǎn)洛氏硬度特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便迅速，硬度值可以在設(shè)備上直接讀出；操作簡(jiǎn)便迅速，硬度值可以在設(shè)備上直接讀出；壓痕較小，可在工件表面測(cè)量；壓痕較小，可在工件表面測(cè)量；可測(cè)量軟硬不同的材料硬度可測(cè)量軟硬不同的材料硬度缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：壓痕較小，代表性差壓痕較小，代表性差材料中有偏析或組織不均勻時(shí)，數(shù)據(jù)重復(fù)性差，分散度大材料中有偏析或組織不均勻時(shí)，數(shù)據(jù)重復(fù)性差，分散度大不同等級(jí)的洛氏硬度數(shù)據(jù)不具有可比性。如不同等級(jí)的洛氏硬度數(shù)據(jù)不具有可比性。如HRA，HRB，HRC數(shù)據(jù)不具有可比性。數(shù)據(jù)不具有可比性。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)

22、與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系30洛氏硬度的測(cè)量洛氏硬度的測(cè)量 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系315.5.硬度測(cè)量操作要點(diǎn)硬度測(cè)量操作要點(diǎn) 壓頭和試樣支撐架應(yīng)當(dāng)清潔并安裝牢固；壓頭和試樣支撐架應(yīng)當(dāng)清潔并安裝牢固； 測(cè)量表面應(yīng)當(dāng)清潔、干燥、光滑，沒(méi)有氧化物測(cè)量表面應(yīng)當(dāng)清潔、干燥、光滑，沒(méi)有氧化物 表面應(yīng)當(dāng)平坦，并與壓頭垂直表面應(yīng)當(dāng)平坦，并與壓頭垂直 試樣必須足夠厚，厚度應(yīng)當(dāng)至少是壓痕深度的試樣必須足夠厚，厚度應(yīng)當(dāng)至少是壓痕深度的10倍倍 兩個(gè)壓痕之間的間距應(yīng)當(dāng)是壓痕直徑的兩個(gè)壓痕之間的間距應(yīng)當(dāng)是

23、壓痕直徑的35倍倍 全部測(cè)試中的加載速率應(yīng)保持一致全部測(cè)試中的加載速率應(yīng)保持一致 需要用標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊是經(jīng)需要用標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊是經(jīng)過(guò)特殊制備的金屬樣品，它的粗糙度、硬度和硬度過(guò)特殊制備的金屬樣品，它的粗糙度、硬度和硬度均勻性都經(jīng)過(guò)標(biāo)定。均勻性都經(jīng)過(guò)標(biāo)定。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系326.6.硬度與材料抗拉強(qiáng)度的關(guān)系硬度與材料抗拉強(qiáng)度的關(guān)系金屬的壓入硬度與抗拉強(qiáng)度成正比例關(guān)系：金屬的壓入硬度與抗拉強(qiáng)度成正比例關(guān)系： 其中其中k為比例系數(shù)，不同金屬材料的為比例系數(shù)，不同金屬材料的

24、k值不同，同值不同，同一種類的金屬經(jīng)過(guò)熱處理后，硬度和強(qiáng)度發(fā)生變一種類的金屬經(jīng)過(guò)熱處理后，硬度和強(qiáng)度發(fā)生變化，但化，但k值基本保持不變；值基本保持不變； 經(jīng)過(guò)冷變形后，金屬材料的經(jīng)過(guò)冷變形后，金屬材料的k值不再是常數(shù)；值不再是常數(shù)； 鋼鐵材料的鋼鐵材料的k大約是大約是3.3 精確的強(qiáng)度數(shù)據(jù)要靠直接測(cè)量得到。精確的強(qiáng)度數(shù)據(jù)要靠直接測(cè)量得到。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系33p硬度和材料抗拉強(qiáng)度之間具有上述比例關(guān)系的原硬度和材料抗拉強(qiáng)度之間具有上述比例關(guān)系的原因？因？p核心：都反映材料的大塑性變形抗力核心：都反映材料的大塑

25、性變形抗力 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系34p問(wèn)題問(wèn)題5：今有下面工件需要測(cè)量硬度，說(shuō)明采用：今有下面工件需要測(cè)量硬度，說(shuō)明采用那種方法較好？那種方法較好？1）滲碳層的硬度分布；）滲碳層的硬度分布；2）球墨）球墨鑄鐵；鑄鐵；3）鑒別鋼中的馬氏體和殘余奧氏體；）鑒別鋼中的馬氏體和殘余奧氏體；4）儀表小黃銅齒輪；儀表小黃銅齒輪；5）氮化層；）氮化層；p答案：答案：1）顯微硬度；）顯微硬度；2）布氏硬度；）布氏硬度；3）顯微硬）顯微硬度；度；4）維氏硬度；）維氏硬度；5）表面洛氏硬度）表面洛氏硬度 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程

26、南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系35p問(wèn)題問(wèn)題6：用壓入法測(cè)量硬度時(shí)，討論如下情況造：用壓入法測(cè)量硬度時(shí)，討論如下情況造成的誤差：成的誤差：1）過(guò)于接近試樣端面；）過(guò)于接近試樣端面；2）過(guò)于接近）過(guò)于接近其它硬度測(cè)量點(diǎn)；其它硬度測(cè)量點(diǎn)；3）試樣太薄。）試樣太薄。p答案：答案：1）測(cè)量硬度偏小；）測(cè)量硬度偏??；2）測(cè)量硬度偏?。唬y(cè)量硬度偏?。?3）測(cè)量硬度偏?。y(cè)量硬度偏小 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系36本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)p問(wèn)題問(wèn)題7：解釋下面名詞：布氏硬度；維氏硬度；：解

27、釋下面名詞：布氏硬度；維氏硬度；顯微硬度；洛氏硬度；表面洛氏硬度。顯微硬度；洛氏硬度；表面洛氏硬度。p1）壓頭；）壓頭；p2）計(jì)算方法；）計(jì)算方法； 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系37p 問(wèn)題問(wèn)題8：說(shuō)明維氏硬度與布氏硬度和洛氏硬度相比的優(yōu)點(diǎn)：說(shuō)明維氏硬度與布氏硬度和洛氏硬度相比的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。和缺點(diǎn)。答案：答案：p 維氏硬度采用的壓頭為四棱錐體，當(dāng)載荷改變時(shí)，壓入角恒定維氏硬度采用的壓頭為四棱錐體，當(dāng)載荷改變時(shí)，壓入角恒定不變。因此載荷可以任意選擇，而不存在布氏硬度那種載荷不變。因此載荷可以任意選擇，而不存在布氏硬度那種

28、載荷P和球體直徑和球體直徑D之間關(guān)系的約束，由于四棱錐體壓痕清晰，采用之間關(guān)系的約束，由于四棱錐體壓痕清晰，采用對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)量，精確可靠。對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)量，精確可靠。p 維氏硬度不存在洛氏硬度那樣不同標(biāo)尺的硬度無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題維氏硬度不存在洛氏硬度那樣不同標(biāo)尺的硬度無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題，而且比洛氏硬度能更好的測(cè)量薄件或薄層的硬度。，而且比洛氏硬度能更好的測(cè)量薄件或薄層的硬度。p 維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是硬度值的測(cè)量比較麻煩，工作效率不如維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是硬度值的測(cè)量比較麻煩，工作效率不如洛氏硬度稿，不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗(yàn)。洛氏硬度稿，不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗(yàn)。 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)

29、材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系38387 7、其它硬度試驗(yàn)方法、其它硬度試驗(yàn)方法1. 努氏硬度試驗(yàn)努氏硬度試驗(yàn)p 與顯微維氏硬度相比有兩點(diǎn)不同與顯微維氏硬度相比有兩點(diǎn)不同：(1) 壓頭形狀不同（圖壓頭形狀不同（圖2-22），兩個(gè)對(duì)面角不等的四棱錐金剛，兩個(gè)對(duì)面角不等的四棱錐金剛石壓頭，其對(duì)面角分別為石壓頭，其對(duì)面角分別為17230和和130，所以試樣上，所以試樣上得到的是長(zhǎng)、短對(duì)角線長(zhǎng)度比（得到的是長(zhǎng)、短對(duì)角線長(zhǎng)度比（l/w）為）為7.11的棱形壓痕；的棱形壓痕；(2) 硬硬度值不是試驗(yàn)力除以壓痕表面積度值不是試驗(yàn)力除以壓痕表面積，而是除以壓痕投影面積。，而

30、是除以壓痕投影面積。n努氏硬度（努氏硬度（HK）試驗(yàn)由于壓痕細(xì)長(zhǎng)，而且只測(cè)量長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)）試驗(yàn)由于壓痕細(xì)長(zhǎng)，而且只測(cè)量長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度，所以精確度較高，對(duì)于表面淬硬層或滲層、鍍層等薄層區(qū)度，所以精確度較高，對(duì)于表面淬硬層或滲層、鍍層等薄層區(qū)域的硬度測(cè)定以及滲層截面上硬度分布的測(cè)定較為方便。域的硬度測(cè)定以及滲層截面上硬度分布的測(cè)定較為方便。n努氏硬度的表示方法努氏硬度的表示方法 如如640HK0.1 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程 學(xué)院學(xué)院 金屬材料與冶金工程系金屬材料與冶金工程系392. 2. 肖氏硬度和里氏硬度試驗(yàn)肖氏硬度和里氏硬度試驗(yàn)p 肖氏硬度（肖氏硬度（HS）的原理：將一定質(zhì)量的帶有金剛石圓頭或鋼球）的原理：將一定質(zhì)量的帶有金剛石圓頭或鋼球的重錘，從一定高度落于金屬試樣表面，根據(jù)重錘回跳的高度來(lái)的重錘，從一定高度落于金屬試樣表面，根據(jù)重錘回跳的高度來(lái)表征硬度值的大小，也稱為回跳硬度。表征硬度值的大小，也稱為回跳硬度。p 肖氏硬度的表示方