材料硬度試驗方法

材料硬度試驗方法第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1硬度試驗方法分類

靜壓入試驗

——

用以測定材料對永久變形的抗力。布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度劃痕試驗

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測定材料對破裂的抗力。觀察一種材料是否能被另一種材料劃痕，馬氏劃痕硬度、莫氏劃痕硬度犁槽試驗

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將一鈍頭元件（通常為金剛石）以一定的載荷和相似條件下劃過表面，以劃痕寬度作為硬度的度量標(biāo)準(zhǔn)。Bierbaum硬度試驗第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1硬度試驗方法分類

回跳試驗

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或稱彈性回跳法，測定材料對彈性變形的抗力。使一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和尺寸的物體由試驗表面彈回，取回跳高度作為硬度標(biāo)準(zhǔn)。肖氏硬度阻尼試驗

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也稱搖擺試驗，測定材料對永久變形的抗力。搖擺法硬度磨損試驗

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將試樣壓在一正在轉(zhuǎn)動的圓盤上，以磨耗率作為硬度的度量標(biāo)準(zhǔn)沖蝕試驗

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在標(biāo)準(zhǔn)條件下將磨料沖射到試驗表面上，以在一定時間內(nèi)損失的材料重量作為硬度的度量標(biāo)準(zhǔn)第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2靜壓入硬度試驗定義：抵抗永久壓痕的能力。原理：在一定的時間間隔里，將硬質(zhì)壓頭壓入所要測試的金屬表面，然后測量壓痕的深度或大小。優(yōu)點(diǎn)：材料的硬度和其他物理特性之間存在著某種關(guān)系，是一種非破壞性試驗。分類：宏觀硬度通常載荷在1KG以上

顯微硬度通常載荷小于1KG(1g-500g)

納米硬度通常在更小的載荷范圍第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

測量將一定直徑（10mm、

5mm、

2.5mm）的鋼球在一定載荷下壓入金屬,保持一定時間后卸載,測量壓痕直徑,按下列公式計算硬度值

HB:

P——

負(fù)荷

(kgf)S——

壓痕的球形表面積(mm2)D——

鋼球直徑(mm)d——

壓痕直徑(mm)h——

壓痕深度(mm)

壓痕直徑是在兩個相互垂直方向上測量的平均值。1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.1布氏硬度試驗

(GB231-63)第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

對鋼鐵材料，

通常負(fù)荷采用

3000kg，保持時間

10~15s;

對軟金屬，

負(fù)荷可降至500kg。通常硬度和負(fù)荷的關(guān)系為：

3000kgBHN96-6001500kgBHN48-300500kgBHN16-100

試樣厚度一般不小于壓痕深度的10倍,試驗后壓痕直徑的大小應(yīng)在

0.25D<d<0.6D,否則試驗結(jié)果無效.

布氏硬度標(biāo)記例:HB2.5/187.5/10=190表示

2.5mm鋼球

187.5kg載荷保持10s.HB350表示

10mm鋼球

3000kg載荷保持10s.1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.1布氏硬度試驗

(GB231-63)第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

l

影響因素:

壓頭材料鋼球直徑鋼球表面質(zhì)量負(fù)荷大小負(fù)荷保持時間直徑測量試樣表面光潔度1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.1布氏硬度試驗

(GB231-63)第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

測量

以金剛石圓錐或鋼球作壓頭壓入金屬表面,先后兩次施加載荷:初負(fù)荷(通常10kg)及總負(fù)荷(初負(fù)荷加主負(fù)荷)60、100、150kg,由兩次負(fù)荷壓痕深度之差,求得洛氏硬度.

洛氏硬度按所選壓頭和負(fù)荷不同分為15種,以HRA、HRC、HRB最為常用

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.2洛氏硬度試驗

(GB230-63)第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.2洛氏硬度試驗

(GB230-63)洛氏硬度HRAHRCHRB采用壓頭

金剛石圓錐(120O)金剛石圓錐(120O)1.588mm鋼球總負(fù)荷60kg150kg100kg常用范圍70-8520–6725–100大致相當(dāng)于維氏硬度390–900240-90060–240應(yīng)用薄板、硬質(zhì)合金`表面淬火等淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等低中碳鋼、退火鋼、銅合金、硬鋁合金等第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

計算公式

h0----初負(fù)荷作用下的壓痕深度

mm.h1----加上主負(fù)荷并卸除,而保留初負(fù)荷時的壓痕深度

mm.

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.2洛氏硬度試驗

(GB230-63)第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

影響因素:

金剛石圓錐壓頭角度金剛石圓錐壓頭頂端的球面半徑鋼球壓頭直徑初負(fù)荷﹑總負(fù)荷﹑負(fù)荷施加速度測深裝置的影響總負(fù)荷保持時間的影響.

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.2洛氏硬度試驗

(GB230-63)第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

測量

采用136o

金剛石正方形角錐體壓頭。硬度值為所施加的負(fù)荷除以壓痕的表面積

P-----所施加的負(fù)荷

（kgf）

d-----壓痕對角線的平均值

（mm）

l

影響因素:

金剛石壓頭相對兩面夾角、負(fù)荷大小及施加速度﹑顯微鏡刻度誤差﹑壓痕測量誤差.

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.3

維氏硬度試驗

第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月顯微硬度試驗是研究材料表面﹑端面等微觀性能的重要方法,在摩擦學(xué)研究中得到廣泛的應(yīng)用.例如在測量微區(qū)硬度﹑涂層硬度﹑硬化層及擴(kuò)散層的厚度等方面.

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

維氏顯微硬度試驗(GB4342-84)

采用136o

金剛石正方形角錐體壓頭。硬度值為所施加的負(fù)荷除以壓痕的表面積。其原理與維氏硬度原理相同,所不同的是試驗所施加的負(fù)荷較小,壓痕測量也更加精確.。通常其壓痕深度約為對角線長度的1/7。

P-----所施加的負(fù)荷（gf）d-----壓痕對角線的平均值（mm）θ----金剛石相對面的夾角（136o）

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

努普(Knoop)顯微硬度試驗(1939年)

采用136o

金剛石長棱形壓頭,兩長棱夾角172.3o,兩短棱夾角130o。硬度值為所施加的負(fù)荷除以壓痕的投影面積。其原理與維氏硬度原理相同,所不同的是試驗所施加的負(fù)荷較小,壓痕測量也更加精確.

P-----所施加的負(fù)荷（gf）

d-----壓痕對角線長度（mm）

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月l

別爾闊維契壓頭（三角形錐體壓頭）此種壓頭是為了消除四楞錐體壓頭易于產(chǎn)生的頂端橫刃而提出的，楞與楞之間的夾角為76o54’以使該壓頭所獲得的壓痕深度與四楞錐體壓頭在同一負(fù)荷下所得的壓痕深度相同。

硬度值是負(fù)荷與所得壓痕表面積的比,計算公式為

F-----所施加的負(fù)荷（N）

a-----壓痕邊長（mm）

l-----壓痕頂點(diǎn)到對邊的距離(mm）l=0.866a多用于測量非脆性的高硬度材料,其壓痕深度h為其邊長a的0.135倍。

1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3常用的靜壓入硬度試驗方法

----1.3.4顯微硬度試驗第19頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.4硬度的應(yīng)用舉例：硬度與屈服極限的關(guān)系:對于多晶體的塑性材料σ≈