理论教育 金属材料硬度分析与优化

金属材料硬度分析与优化

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:它直接反映金属材料的软硬程度,也反映金属材料的耐磨性和切削加工性。残余压痕深度h增量小,金属材料的硬度高。因此,在测试洛氏硬度时,需要至少测取3个不同位置的硬度值,然后再计算这3点硬度的平均值作为被测材料的硬度值。

金属材料硬度分析与优化

硬度是金属材料抵抗外物压入的能力。它直接反映金属材料的软硬程度,也反映金属材料的耐磨性和切削加工性。常用的硬度表示方法有布氏硬度(HBW)和洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)。

1.布氏硬度

目前,金属布氏硬度试验方法执行GB/T 231.1—2009标准,用符号HBW表示,本标准规定的布氏硬度试验范围上限为650HBW。布氏硬度是用一定直径的硬质合金球,以相应的试验力压入试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测量试样表面的压痕直径d,然后根据压痕直径d计算其硬度值的方法,如图2-14所示。布氏硬度值是用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力表示的。试验时只要测量出压痕直径d(mm),可通过查布氏硬度表得出HBW值。

图2-14 布氏硬度试验原理图及设备

(a)压头压入试样 (b)卸载后残留压痕 (c)布氏硬度计

布氏硬度反映的硬度值比较准确,数据重复性强。但由于其压痕较大,对金属材料表面的损伤较大,因此,不宜测定太小或太薄的试样。通常布氏硬度适合测定非铁金属、铸铁及经退火、正火、调质处理后的各类钢材。

2.洛氏硬度(www.daowen.com)

目前,金属洛氏硬度试验方法执行GB/T 230.1—2009标准。洛氏硬度是以锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.587 5mm的球(淬火钢球或硬质合金球)压入试样表面,如图2-15所示。根据试样残余压痕深度增量来衡量试样的硬度大小。残余压痕深度h增量小,金属材料的硬度高。

洛氏硬度试验操作简便,压痕小,对试样表面损伤小,硬度值可以直接从试验机上显示出来。但是,由于压痕小,硬度值的准确性不如布氏硬度高,数据的重复性较差。因此,在测试洛氏硬度时,需要至少测取3个不同位置的硬度值,然后再计算这3点硬度的平均值作为被测材料的硬度值。洛氏硬度主要用于直接检验成品或半成品的硬度,特别适合检验经过淬火的零件。

图2-15 洛氏硬度试验原理图及设备

(a)压头压入试样 (b)洛氏硬度计

硬度是一项综合力学性能指标,它可以反映出金属材料的强度和塑性。在工程技术机械生产方面,常在零件图上标注出相应的硬度指标,并作为零件生产和验收的主要依据之一。一般来说,金属材料的硬度值越高,零件的耐磨性越好。

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