《材料性能學(xué)》第二章-1

第二章

材料在其他靜載下的力學(xué)性能機(jī)器零件或建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際上往往承受不同形式和大小的外力，其內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)一般也是十分復(fù)雜的，僅采用單向靜拉伸那樣的力學(xué)性能試驗(yàn)，并不能完全反映材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下所表現(xiàn)的彈性變形、塑性變形以及斷裂行為等性能特點(diǎn)．2扭轉(zhuǎn)彎曲在實(shí)際生產(chǎn)和材料研究過(guò)程中，為充分揭示材料的力學(xué)行為和性能特點(diǎn)，還常常采用模擬材料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)以及帶有臺(tái)階、孔洞、螺紋等不同加載方式的試驗(yàn)方法，以充分反映材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為和性能特點(diǎn)，為合理選材和設(shè)計(jì)提供充分的試驗(yàn)依據(jù)．靜壓縮及其性能指標(biāo)靜彎曲及其性能指標(biāo)靜扭轉(zhuǎn)及其性能指標(biāo)31、扭轉(zhuǎn)、彎曲與壓縮的力學(xué)性能微機(jī)控制電子扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)4（1）扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)試樣：圓柱形實(shí)心或空心試樣，直徑d0=10mm，標(biāo)距長(zhǎng)度l0=50或100mm。5存在彈性變形階段和塑性變形階段。不存在屈服和縮頸。扭矩一直升高，直至斷裂。退火低碳鋼的扭轉(zhuǎn)圖扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試樣兩端分別被夾持在試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)夾頭中，由兩個(gè)夾頭相對(duì)旋轉(zhuǎn)（或一個(gè)夾頭固定，另一個(gè)夾頭旋轉(zhuǎn)），對(duì)試樣施加扭矩M。測(cè)量試樣標(biāo)距長(zhǎng)度l0兩個(gè)截面之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角φ，得到M-φ曲線，稱為扭轉(zhuǎn)圖。6彈性變形范圍內(nèi)，表面切應(yīng)力為：M為扭矩，W為試樣的截面系數(shù)。對(duì)于實(shí)心桿，對(duì)于空心桿，

d0為外徑，d1為內(nèi)徑切應(yīng)變?yōu)椋号まD(zhuǎn)斷口形貌塑性材料：切斷端口，斷面與試樣軸線垂直，有回旋狀塑性變形痕跡，切應(yīng)力作用脆性材料：正斷斷口，斷面與試樣呈45°角，呈螺旋狀或斜劈狀，正應(yīng)力作用。1、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)試樣截面的應(yīng)力分布不均勻，表面最大，愈往心部愈小。因此，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)?zāi)茌^敏感的反映出材料表面缺陷及表面硬化層的性能。利用這一特性，可對(duì)表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行研究和對(duì)機(jī)件熱處理表面質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。2、圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)試樣長(zhǎng)度方向上的塑性變形是均勻的，試樣的標(biāo)距長(zhǎng)度和截面積基本保持不變，不會(huì)出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象?？梢杂门まD(zhuǎn)試驗(yàn)精確評(píng)定那些拉伸時(shí)出現(xiàn)縮頸的、高塑性的形變能力和變形抗力。3、無(wú)論是塑性材料還是脆性材料，都可采用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)度和塑性的測(cè)定，是一種較為理想的力學(xué)性能試驗(yàn)方法。尤其對(duì)承受剪切或扭轉(zhuǎn)載荷的機(jī)件，如鉚釘、傳動(dòng)主軸等。8扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)特點(diǎn)：彎曲試驗(yàn)常采用圓柱形或矩形試樣。圓柱試樣直徑5-45mm，矩形試樣高度h*跨度L為5mm*7mm~30mm*40mm，跨度L為直徑或高度h的1.6倍。9（2）彎曲彎曲試驗(yàn)加載a）三點(diǎn)彎曲加載；b）四點(diǎn)彎曲加載三點(diǎn)彎曲：試樣一般在加載處斷裂，無(wú)法較為準(zhǔn)確的反應(yīng)材料的組織缺陷，擔(dān)試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單易行。四點(diǎn)彎曲：試樣通常在兩加載點(diǎn)之間具有組織缺陷的地方斷裂，可以較好的反應(yīng)材料的缺陷性質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。但是為了保證加載均衡，試驗(yàn)操作較為復(fù)雜。10通常記錄載荷P及跨距中心處的撓度f(wàn)得到載荷-撓度曲線，來(lái)表征材料的變形性能。11抗彎強(qiáng)度計(jì)算中Mb為斷裂時(shí)的彎矩，但是對(duì)于塑性較好的材料，載荷達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)不會(huì)斷裂。進(jìn)一步彎曲所需載荷逐漸下降，但是試樣不斷裂，因此彎曲試樣難以測(cè)定塑性材料的破壞強(qiáng)度。彎曲試驗(yàn)用撓度f(wàn)可以反應(yīng)材料的塑性，可以用于比較一定彎曲條件下不同材料的塑性。12彎曲試驗(yàn)特點(diǎn)：彎曲試驗(yàn)試樣形狀簡(jiǎn)單、操作方便，且不受試樣偏斜的影響，可以穩(wěn)定的測(cè)定脆性材料和低塑性材料的抗彎強(qiáng)度。常用于測(cè)定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性與低塑性材料的抗彎強(qiáng)度。彎曲試樣時(shí)，試樣表面應(yīng)力最大，可較靈敏的反映材料表面缺陷。因此，常用來(lái)比較和鑒別滲碳層和表面淬火層等表面熱處理機(jī)件的質(zhì)量和性能。彎曲力-撓度曲線在壓縮試驗(yàn)中，試樣的橫截面一般為圓形，試樣長(zhǎng)度L0或高度h0一般為直徑d0的2.5-3.5倍。壓縮試驗(yàn)中，同樣用材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線來(lái)表示材料抵抗外力變形的情況。13（3）壓縮壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線1、塑性材料2、脆性材料壓縮是拉伸的反向試驗(yàn)。所以拉伸試驗(yàn)中所定義的各個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)同樣可以適用于壓縮。主要指標(biāo)：

壓縮強(qiáng)度（包括非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力和抗壓強(qiáng)度）

塑性（壓縮率和斷面擴(kuò)脹率）14試樣兩端是受力端，為保證材料受力方向沿軸線，要求兩端截面平行且與長(zhǎng)軸線垂直；另外，為減小摩擦阻力的影響，兩端面必須光滑平整。壓縮試驗(yàn)中，試樣截面逐漸變粗，故真實(shí)應(yīng)力小于工程應(yīng)力。壓縮試驗(yàn)中，塑性很好的材料可以壓成圓餅狀而不斷裂，載荷可以一直增高，如圖中虛線所示，無(wú)法測(cè)得抗壓強(qiáng)度。故一般情況下，塑性很好的材料不采用壓縮試驗(yàn)，主要用于脆性材料。由于裂紋缺陷對(duì)壓縮載荷不敏感，所以在壓縮時(shí)脆性材料能發(fā)生一定的塑性變形，脆性材料可以用于壓縮試驗(yàn)。另外，抗壓強(qiáng)度一般要高于抗拉強(qiáng)度。15特點(diǎn)：幾種靜載荷試驗(yàn)方法的比較試驗(yàn)方法拉伸壓縮彎曲扭轉(zhuǎn)橫截面上的應(yīng)力分布均勻分布不均勻分布，最大應(yīng)力出現(xiàn)在表面層適用于所有材料脆性材料脆性材料所有材料主要技術(shù)指標(biāo)模量彈性模量E剪切模量G強(qiáng)度比例極限σp屈服強(qiáng)度σ0.2抗拉強(qiáng)度σb抗壓強(qiáng)度σbe抗彎強(qiáng)度σbb扭轉(zhuǎn)比例極限τp扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度τ0.3抗扭強(qiáng)度τb塑性伸長(zhǎng)率ε斷面收縮率ψ壓縮率εc斷面擴(kuò)脹率ψc撓度f(wàn)殘余應(yīng)變?chǔ)?6172、缺口效應(yīng)在大部分機(jī)械零件或構(gòu)件上，都存在著鍵槽、臺(tái)階、螺紋、油孔、刀痕、鑄造或焊接所帶來(lái)的孔洞、砂眼以及裂紋等，使得機(jī)件截面積急劇變化。這種截面急劇變化的部位類似存在“缺口”。這些缺口有的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上所必須得，有的是原材料或制造工藝過(guò)程中所不可避免的。由于缺口的存在，會(huì)引起受載后在缺口處的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，如應(yīng)力集中、應(yīng)變集中，并且形成雙向或三向應(yīng)力狀態(tài)，增加了材料的脆化趨勢(shì)。18光滑構(gòu)件受單向載荷時(shí)，其橫截面上各部分均勻分擔(dān)載荷，即各點(diǎn)應(yīng)力是相等的。但對(duì)于帶缺口的構(gòu)件，缺口上下的自由表面不能承擔(dān)載荷，必然會(huì)將這部分載荷分?jǐn)偟洁徑慕缑嫔?，并且這樣的分?jǐn)偸遣痪鶆虻?，越靠近缺口端，分?jǐn)偟脑蕉??！笨谛?yīng)1——缺口頂端應(yīng)力集中缺口效應(yīng)1——應(yīng)力集中19缺口根部軸向應(yīng)力最大，取決于缺口的幾何參數(shù)，即缺口的形狀、深度以及根部的曲率半徑等。其中以根部曲率半徑影響最大，曲率半徑越小，缺口越尖銳，應(yīng)力越大。缺口產(chǎn)生的應(yīng)力集中的程度用應(yīng)力集中系數(shù)Kt表征σmax為缺口頂端最大應(yīng)力；σ為平均應(yīng)力，即遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力。在彈性范圍內(nèi)，Kt決定于缺口的幾何形狀和尺寸20缺口效應(yīng)2——兩向或三向應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于薄板來(lái)說(shuō)缺口前方：σx≠0，σy≠0，σz=0，為兩向拉伸的平面應(yīng)力狀態(tài)缺口根部：σx=0，σy≠0，σz=0，為單向拉伸狀態(tài)21假設(shè)將薄板從缺口根部沿x軸把平板分割成多個(gè)小拉伸試樣a、b、c、d等等由于位置不同，縱向應(yīng)力σy不同，相應(yīng)的縱向應(yīng)變?chǔ)舮也不同，則對(duì)應(yīng)每一小試樣的橫向應(yīng)變?chǔ)舩不同。如橫向收縮可以自由進(jìn)行，則每個(gè)小試樣會(huì)被拉開(kāi)。薄板是連續(xù)介質(zhì)，各部分不能自由收縮變形，為保證整體連續(xù)性，各小試樣在相鄰界面上必然產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力σx，以阻止橫向收縮分離。——σx的出現(xiàn)是材料變形連續(xù)性要求的結(jié)果22在缺口根部，材料能自由收縮，所以根部的σx=0，從缺口根部向內(nèi)發(fā)展，收縮變形的阻力增大，因此σx也逐漸增大。當(dāng)增大到一定數(shù)值后，隨著σy的不斷減小，σx也隨著下降。對(duì)于薄板，在垂直于板面方向基本可以自由收縮，因此σz=0。所以具有缺口的薄板受到拉伸后，中心部分是兩向拉伸的平面應(yīng)力狀態(tài)，但在缺口處為單向應(yīng)力狀態(tài)。23缺口效應(yīng)2——兩向或三向應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于厚板來(lái)說(shuō)厚板在受到拉伸作用后，在垂直于板厚的方向收縮變形受到約束，所以σz≠0.σz=ν（σx+σy）缺口前方：σx≠0，σy≠0，σz≠0，為三向拉伸的平面應(yīng)力狀態(tài)缺口根部：σx=0，σy≠0，σz≠0，為兩向拉伸應(yīng)力狀態(tài)24缺口效應(yīng)3——缺口強(qiáng)化由于存在缺口的條件下，出現(xiàn)了三向應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力集中，為滿足復(fù)雜應(yīng)力的屈服條件σy-σx=σs，試樣的屈服強(qiáng)度提高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)材料的屈服應(yīng)力比單向拉伸時(shí)要高，即產(chǎn)生缺口效應(yīng)3——“缺口強(qiáng)化”現(xiàn)象。缺口處局部區(qū)域屈服后的應(yīng)力分布★但是，不能把“缺口強(qiáng)化”當(dāng)成是一種強(qiáng)化材料的手段。25無(wú)論是脆性材料還是塑性材料，缺口根部的應(yīng)力集中會(huì)促進(jìn)裂紋的萌生生成，加上根部多向拉應(yīng)力狀態(tài)使構(gòu)件產(chǎn)生變脆傾向，降低了材料使用的安全性。

——缺口脆化在有缺口的狀態(tài)下，不同材料脆化傾向不同。脆化傾向越小，有缺口的構(gòu)件脆斷的趨勢(shì)越小。對(duì)于帶缺口的構(gòu)件，選用材料時(shí)除考慮一般力學(xué)性能外，還要考慮缺口脆化傾向

——缺口敏感度26一般采用缺口試樣的靜拉伸、偏斜拉伸和缺口試樣的靜彎曲試驗(yàn)，可以測(cè)定缺口敏感度，評(píng)定不同材料的缺口變脆傾向。缺口敏感度q——缺口試樣的抗拉強(qiáng)度與同一材料等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度的比值

q越大，缺口敏感度越小。27說(shuō)明脆性材料的q總是小于1，即缺口試樣的抗拉強(qiáng)度小，即缺口根部未發(fā)生明顯變形時(shí)就已經(jīng)斷裂。塑性材料的q一般大于1，即缺口試樣的抗拉強(qiáng)度大，說(shuō)明缺口處發(fā)生了塑性變形，對(duì)缺口敏感度較小。q越大，塑性變形量越大，缺口敏感性越小，甚至不敏感。高強(qiáng)度材料的q一般也小于1。說(shuō)明在選用制作缺口零件時(shí)，不能盲目追求高強(qiáng)度，而應(yīng)注意足夠的塑性。材料的缺口敏感度與材料本身性能、缺口形狀、尺寸有關(guān)。缺口敏感度指標(biāo)和材料的塑性指標(biāo)一樣，是衡量材料安全性的力學(xué)性能指標(biāo)之一。283、硬度一、硬度試驗(yàn)的意義硬度是衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能．硬度試驗(yàn)與靜拉伸試驗(yàn)一樣也是一種應(yīng)用十分廣泛的力學(xué)性能試驗(yàn)方法．硬度試驗(yàn)方法有十幾種，按加載方式基本上可分為動(dòng)載壓人法：回跳法肖氏硬度錘擊式布氏硬度壓人法靜載壓人法：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度硬度和顯微硬度刻劃法：莫氏硬度順序法

挫刀法壓人法的硬度值是材料表面抵抗另一物體局部壓入時(shí)所引起的塑性變形能力，靜載壓入法應(yīng)用最廣。刻劃法硬度值是材料表面對(duì)局部切斷破壞的抗力．29二、硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

硬度不是一個(gè)單純物理量，表征材料的彈性、塑性、形變強(qiáng)化、強(qiáng)度和韌性等一系列物理量組合的綜合性能指標(biāo)。應(yīng)用很廣泛。1．硬度試驗(yàn)所用設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便快捷；2．不受場(chǎng)地條件等限制；3．基本上不破壞工件，可在成品上直接檢驗(yàn)4.所有金屬在硬度試驗(yàn)中都能產(chǎn)生塑性變形，可以測(cè)定所有金屬材料包括淬火鋼、硬質(zhì)合金甚至陶瓷等脆性材料的硬度廣泛用來(lái)檢驗(yàn)經(jīng)熱處理的工件質(zhì)量和進(jìn)行材料研究．30三、硬度試驗(yàn)方法1、

布氏硬度（HB）（1）測(cè)定原理：用一定大小的載荷(P)將直徑為d的球形壓頭壓入工件表面，保持一定的時(shí)間后卸載，然后用載荷（P）除以壓痕的表面積（A）所得的值為布氏硬度，即：

布氏硬度：HB=P/A=P/πDh可以看到壓痕直徑d比壓痕深度h測(cè)定方便。根據(jù)幾何關(guān)系：31當(dāng)載荷單位為kgf時(shí)，有當(dāng)載荷單位為N時(shí)，有只有d為變量，試驗(yàn)時(shí)只要測(cè)出壓痕直徑d（mm），即可通過(guò)計(jì)算或查表得到HB值。布氏硬度單位為kgf/mm2，或者M(jìn)Pa，但是一般不標(biāo)注單位。表示方法：數(shù)字+符號(hào)(HBS/HBW)+數(shù)字/數(shù)字/數(shù)字HBS—壓頭是硬質(zhì)淬火鋼球；HBW—壓頭為硬質(zhì)合金球如：380HBS10/3000/30

——10mm直徑的淬火鋼球，在3000kgf載荷下保持30s后的硬度值為38032（2）布氏試驗(yàn)原理：金屬有軟有硬，工件有厚有薄，要求采用不同的Ｐ和Ｄ搭配。問(wèn)題？如何使同一材料在不同的Ｐ和Ｄ搭配下試驗(yàn)時(shí)能獲得相同的HB值

33φ角相同時(shí)，只需要P/D2為一定值，就能使大小、薄厚不同的同一材料獲得相同的布氏硬度值，這就是壓痕相似性原理。φ相等——得到相同的壓痕形狀（壓痕相似原理）需要HB相等P/D2和φ相等34國(guó)家規(guī)定P/D2值為30,10，2.5三種。鋼球直徑一般取10，5,2.5mm三種，相應(yīng)的載荷包括3000,1000,750,250，187.5，62.5，15.6kgf。對(duì)于不同的金屬和試樣厚度，采用不同P和D組合。35試樣厚度至少要為壓痕深度的10倍36（3）布氏硬度的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：采用較大直徑的壓頭和壓力，因而壓痕面積大，能反映出較大體積范圍內(nèi)材料各組成相的綜合平均性能，而不受個(gè)別相和微區(qū)不均勻性的影響。特別適宜于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶?；虼执蠼M成相的金屬材料；試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好；試驗(yàn)數(shù)據(jù)從小到大都可以統(tǒng)一起來(lái)。布氏硬度主要用于金屬材料中較軟或者中等硬度的材料。372、洛氏硬度（1）測(cè)試原理

洛氏硬度也是一種壓入硬度試驗(yàn)方法，其原理不是通過(guò)測(cè)壓痕面積求得硬度值，而是以測(cè)量壓痕深度值的大小來(lái)表示材料的硬度值，用HR表示．38洛氏硬度壓頭有兩種：（1）圓錐角為120°、尖端曲率半徑為R=0.2mm的金剛石圓錐體，適用于淬火鋼等硬度較高的材料；（2）直徑為D=1.588mm或D=3.175mm的淬火鋼球，適用于有色金屬等硬度較低的材料。39測(cè)試原理：載荷分先后兩次施加，先加初載荷F1

，壓入深度為h1再加主載荷F2

，壓入深度為h2保持一段時(shí)間后卸載F2，彈性恢復(fù)h3后殘余壓痕深度為h

+h1硬度越大，壓痕深度越小40每0.002mm為一個(gè)洛氏硬度單位。對(duì)于金剛石壓頭，k取0.2mm；對(duì)于淬火鋼球壓頭，k取0.26mm。則HR為洛氏硬度值，一般可直接從表盤上快速讀出數(shù)據(jù)。

（2）洛氏硬度的級(jí)數(shù)為測(cè)試從軟到硬所有的材料，需要采用不同的壓頭和載荷，標(biāo)尺的取值也就不一樣。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鐘包括A~S共15種標(biāo)尺，最常用的為A、B、C三種，硬度值用HRA、HRB、HRC表示。41常見(jiàn)洛氏硬度級(jí)數(shù)金剛石圓錐壓頭初載荷10kgf

主載荷50kgf測(cè)量高硬度薄件、硬質(zhì)合金測(cè)試范圍60~851.6直徑鋼球壓頭初載荷10kgf

主載荷90kgf

測(cè)量碳鋼、有色金屬、可鍛鑄鐵測(cè)量范圍25~100金剛石圓錐壓頭初載荷10kgf

主載荷140kgf

測(cè)量淬火鋼、工具鋼、高硬鑄鐵測(cè)量范圍20-6742（3）洛氏硬度優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：因由硬質(zhì)、軟質(zhì)兩種壓頭，故適于各種不同硬質(zhì)材料的檢驗(yàn)，不存在壓頭變形問(wèn)題；操作簡(jiǎn)單，硬度值可從硬度計(jì)的表盤上直接讀出，簡(jiǎn)便迅速，工效高，適用于大量生產(chǎn)中的成品檢驗(yàn)；壓痕小，不傷工件表面，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗(yàn)；因加有預(yù)載荷，可以消除表面輕微的不平度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。43缺點(diǎn)：用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值無(wú)法進(jìn)行比較，無(wú)法統(tǒng)一起來(lái)；由于壓痕小，所以洛氏硬度對(duì)材料組織的不均勻性很敏感，測(cè)試結(jié)果比較分散，重復(fù)性差，因而不適用于具有粗大組成相（如灰鑄鐵中的石墨片）或不均勻組織材料的硬度測(cè)定。443、維氏硬度（HV）布氏硬度試驗(yàn)只能測(cè)定硬度值小于450HB（或650）的材料。洛氏硬度雖可測(cè)定各種材料的硬度，但由于在不同的硬度范圍所使用的標(biāo)尺不同，所測(cè)硬度值不能直接換算。因此為了使軟硬不同的各種材料有一個(gè)連續(xù)一致的硬度指標(biāo)，制定了維氏硬度試驗(yàn)法．45（1）

測(cè)試原理

與布氏硬度基本相似，也是根據(jù)壓痕單位面積所承受的載荷來(lái)計(jì)算硬度值的．所不同的是維氏硬度試驗(yàn)所用的壓頭是兩相對(duì)面夾角為1360的金剛石四棱錐體。46在載荷F的作用下，試樣表面壓出四方棱形壓痕，測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d，計(jì)算壓痕面積A，以F/A值表示試樣硬度，用HV表示。壓痕面積為維氏硬度為一般也不標(biāo)注單位47載荷：49.1N（5kgf），98.1N（10kgf），196.2N（20kgf），294.3N（30kgf），490.5N（50kgf），980N（100kgf）選擇的載荷應(yīng)使試樣或試驗(yàn)層厚度大于1.5d，滿足此條件下，盡可能選用較大載荷。表示方法：數(shù)字+HV+數(shù)字/數(shù)字如：640HV30/2030kgf作用下，持續(xù)20s測(cè)得的維氏硬度為640.若持續(xù)時(shí)間為10-15s，則可以不標(biāo)注持續(xù)時(shí)間！48（2）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：A.壓痕幾何形狀相同，載荷大小可以選擇，所得硬度值相同。B.維氏硬度法測(cè)量范圍寬，軟硬材料都可測(cè)試，并且比洛氏硬度法能更好的測(cè)定薄件或薄層的硬度，因而常用來(lái)測(cè)定表面硬化層以及儀表零件等硬度。C.角錐壓痕輪廓清晰，采用對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)量，精確可靠。D.當(dāng)材料的硬度小于450HV時(shí)，維氏硬度值與布氏硬度值大致相同。缺點(diǎn)：需通過(guò)測(cè)量對(duì)角線后才能計(jì)算（或查表）得到，生產(chǎn)效率沒(méi)有洛氏硬度高。壓痕面積小，代表性差，不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗(yàn)。494、顯微硬度其實(shí)即為小載荷下的硬度試驗(yàn)，一般采用小于2Ｎ的載荷。原理與維氏硬度相同。故一般又稱為顯微維氏硬度，表示為

HVｍ或直接為HV。特點(diǎn)：由于壓痕微小，可以研究微小區(qū)域的硬度。但是需要拋光，制成金相試樣后測(cè)量。一般用于材料研究50５、努氏硬度試驗(yàn)原理與維氏硬度相同，也是一種顯微硬度試驗(yàn)方法。所不同的是努氏壓頭是一個(gè)菱形的金剛石椎體，形貌如圖所示，壓頭的兩個(gè)對(duì)角面不等，在縱向上椎體的頂角為172°30’，橫向上椎體的頂角為130°，在試樣上得到長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度為短對(duì)角線長(zhǎng)度7.11倍的菱形壓痕，壓痕深度約為其長(zhǎng)度的1/30。測(cè)量長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度l，則努氏硬度值為只需測(cè)量長(zhǎng)對(duì)角線，精確度較高！51努氏硬度的優(yōu)缺點(diǎn)適用于測(cè)定脆性材料。故適用于測(cè)定玻璃、瑪瑙、紅寶石等脆性材料的硬度，壓痕不易產(chǎn)生碎裂。誤差小壓痕淺，更適用于薄件及表面層的硬度試驗(yàn)，如表面滲層、鍍層的硬度分布。壓頭制造困難，制造精度要求高測(cè)定各向異性的材料會(huì)因測(cè)試方向不同而由差異對(duì)試樣表面光潔度要求更高。526、肖氏硬度肖氏（Shore）硬度試驗(yàn)是一種動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)法原理為將一定質(zhì)量的帶有金剛石或合金鋼球的重錘從一定高度h0落向試樣表面，由于試樣的彈性變形重錘回跳高度h1，根據(jù)兩個(gè)高度的比值計(jì)算肖氏硬度（HS/KS），肖氏硬度又叫回跳硬度。HS越大，回跳高度越高，材料硬度越高。53標(biāo)準(zhǔn)重錘從一定高度落下，以一定的動(dòng)能沖擊試樣表面，使金屬產(chǎn)生彈性變形和塑性變形。重錘的沖擊能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃喂Ρ辉嚇游?，另一部分轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥宰冃喂?chǔ)存在試樣中。當(dāng)彈性變形恢復(fù)時(shí)，能量被釋放，使重錘回跳一定高度。金屬屈服強(qiáng)度越高，塑性變形越小，儲(chǔ)存彈性能量越高，重錘回跳高度越高，表明金屬越硬。肖氏硬度值只有在金屬?gòu)椥阅Ａ肯嗤瑫r(shí)才可以比較。54優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：一般為手提式，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量迅速，壓痕小，攜帶方便，可以在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量大件金屬制品的硬度，如大型冷軋輥的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)就是肖氏硬度值。缺點(diǎn)：大小取決于材料的彈性性質(zhì)。因此，彈性模量不同的材料，其結(jié)果不能相互比較，例如鋼和橡膠的肖氏硬度值無(wú)法比較。測(cè)定結(jié)果受人為因素影響較大，精確度較低。557、莫氏硬度莫氏硬度，表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。1812年由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯(FrederichMohs)首先提出。應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，習(xí)慣上礦物學(xué)或?qū)毷瘜W(xué)上都是用莫氏硬度。56早期的莫氏硬度分十級(jí)來(lái)表示硬度：滑石1（硬度最?。?，方解石3，螢石4，磷灰石5，正長(zhǎng)石6，石英7，黃玉8，剛玉9，金剛石10。