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硬度的检测方法有哪几种,各自的检测范围都是什么?

[ 发布日期:2018-03-02 点击:370 来源:中国船舶重工集团公司第725研究所检测服务平台 【打印此文】 【关闭窗口】]
    硬度:是指金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力。按照测量方法的不同,可分为布氏硬度/洛氏硬度/维氏硬度/肖氏硬度等。
    一、   布氏硬度HB
    布氏硬度是用一定的负荷(一般为3000kg),把一定硬度的淬硬钢球(常用10、5、2.5毫米)压入材料表面,然后用所加的负荷除以材料上球印的表面积,所得结果就是布氏硬度值,单位是公斤/平方毫米,但习惯上不予标注。按照GB231-84<金属布氏硬度试验方法>,用淬火钢球所测出的硬度用HBS表示;用硬质合金球为压头所测出的硬度值为HBW.HBS适用于测量退火/正火/调质钢及铸铁/有色金属及硬度小于450HBS的较软材料;HBW适用于测量硬度在450~650HBW之间的淬火材料.
    1、优点:由于被测金属压坑面积较大,所以结果比较准确。同时实践证明HB与不淬火钢抗拉强度σb有一定的近似关系,对于低碳钢σb=3.53HB,中碳钢σb=3.5HB,高碳钢σb=3.33HB,灰铸铁σb=0.98HB,(σb单位为Mpa)因此根据材料的布氏硬度值,可以近似地确定金属材料的抗拉强度。

    2、缺点:不适合测量HB大于450的材料,因为材料的硬度太高容易引起钢球变形,使得测量结果不准确。同时由于压印较大,不适合测定成品和薄板材料。

    二、洛氏硬度HR
    洛氏硬度是用120度圆锥形金刚石压入器或直径为1.59毫米的淬硬钢球作为压头,在一定的负荷的作用下压入材料的表面上,用压入的深度来计算材料硬度的大小。洛氏硬度没有单位。根据所采用的负荷不同,洛氏硬度又分为三种

    1、HRA测量硬度很高或硬而薄的HB大于700的金属,如硬质合金表面处理工件等,负荷为60公斤及120o金钢锥);
    2、HRB测量较软的退火件及铜、铝及HB=60~230的金属,负荷为100公斤及ф1.588mm钢球;
    3、HRC一般用于测量HB=230~700的调质钢或淬火回火后的工件,负荷为150公斤及120o金钢锥;
    优点:使用方法简便,可以直接从刻度盘上直接读出数值。由于压印较小,适合测定成品和薄板材料。
    缺点:由于压印小,所以不准确,一般多测几点,然后取平均值。
    以上三种洛氏硬度中一HRC应用最多,一般经淬火处理的钢材均用它。
    洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间的关系约为高硬度时  HRC1/10HB;
    三、维氏硬度HV和显微硬度
    测定维氏硬度的原理基本与布氏硬度相同,区别在于压头采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体,单位是公斤/平方毫米,一般不予标出。
    维氏法所用载荷较小。压痕浅,适用于测量零件薄的表面硬化层、金属镀层及薄片金属的硬度,这是布氏和洛氏所不及的。此外,因压头是金刚石角锥,载荷可调范围大,故对软硬材料均适用,测定范围0~1000HV。
    较新的标准为GB/T4340.1-1999《金属维氏硬度试验部分:试验方法》
    用布氏、洛氏、维氏的硬度试验法,载荷大、压痕面积大,只能得到金属材料组织混合物的平均硬度值,当需要测定某个相或某个晶粒硬度时,就要用到显微硬度。

    显微硬度试验法的原理与维氏相同,也是以载荷与压痕表面积之比来确定。不同的是所采用的载荷极小,一般在1~120gf(1gf=0.0098N),显微硬度值也可用HV来表示。

    四、肖氏硬度HS
    肖氏硬度试验是动态力试验中最简单的试验方法。试验时,使一定重量的标准冲头(底端镶有金刚石圆柱体)或钢球从一定高度自由落于试样表面,然后由于试样的弹性变形,又使其回跳到一定高度,可用落下的高度与回跳的高度的比值来计算肖氏硬度值HS。它取决于材料的弹性性质。因此又被称为弹性回跳硬度。