材料力学性能第三章.doc

第三章材料的硬度
硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标。硬度值的大小不仅取决于材料的成份和显微组织,而且取决于测量方法和条件。测定硬度的方法很多,主要有压入法、回跳法和刻划法三大类。用不同的方法测定的硬度具有不同的意义,例如压入法硬度值表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力;回跳法硬度值主要表征金属弹性变形功的大小;划痕法硬度值主要表征金属切断强度。目前还没有统一而确切的关于硬度的物理学定义。一般指金属表面抵抗局部压入变形或刻划破裂的能力。
硬度试验一般仅在金属表面局部产生很小的痕迹,因而很多机件表面可在成品上试验而无需专门加工试样;因其设备简单,操作方便、迅速,同时又能敏感地反映出金属材料的化学成份和组织结构的差异,因而广泛用于检查金属材料的性能、热加工工艺的质量或研究金属组织结构的变化,也用于检查金属表面层的质量(如脱碳)、表面淬火和化学热处理后的表面性能等。
在机械制造行业中,主要采用压入法(其中又包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度多种,本章将做重点介绍。
压入硬度试验方法的应力状态软性系数α>,几乎所有的金属材料在这种应力状态下都能产生塑性变形。因此,这种试验方法不仅可以测定塑性金属材料的硬度,也可测定淬火钢、硬质合金甚至陶瓷等脆性材料的硬度。
始于1900年
GB/T 231-84
GB/T -2002
§ 布氏硬度
一、测试原理和方法
1. 试验原理
P单位:kgf;
尺寸单位:mm
载荷单位如用N,则需要进行换算,
用一定的压力将淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表面,保持规定的时间后卸除压力,在试样表面留下压痕,单位压痕表面积(A)所承受的平均压力定义为布氏硬度值。
原标准压球可用硬质合金球(标为HBW),也可用淬火钢球(标为HBS),现标准规定只用硬质合金球,统一为HBW,同时载荷P单位统一为牛顿(N),则:
2. 试验规范
材料不同、厚度不同,则测时需要选用不同直径的压头和压力,为了具有不同试验条件下的试验结果具有可比性,则要求同一材料,不同压力、不同压头直径的压痕具有几何相似性:
则要求:
同时要求d控制在(~)D之间,以保证得到有效的硬度值。
D有10mm,5mm、,根据试样厚度选择,h<δ/10,一般,尽量选用大直径(10mm)。
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①d易测,试验数据稳定,重复性好;
②硬度值可以反映金属在较大范围内各组成相的平均性能,不受个别组成相及微小不均匀性的影响
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、15、10、5、、,其中30、15、。
试验力保持时间为10~15s(钢铁材料),有色金属可以延长30s,软金属可为60s。
布氏硬度表示方法:
硬度值HBW球直径/试验力/力保持时间(10~15s不标)
如:600HBW1/30/20
二、特点及适用范围
提一下强度和布氏硬度的换算
压头直径大,压力大,压痕面积大、反映较大范围内材料的平均性能,不受个别相和微区不均匀性的