金属材料的硬度及其试验方法.ppt

谢谢大家! 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 Sinosteel Xingtai Machinery Mill Roll Co.,Ltd. * 2011.11 金属材料的硬度及其试验方法 主要内容 金属材料硬度的定义 硬度试验的作用和特点 常用硬度试验方法的分类 压入式硬度测试 回弹式硬度测试 各种硬度测试的对比 1.金属材料硬度的定义 金属材料是发展工业、农业、科学技术和提高人民生活水平所必需的物质。评价金属材料的好坏，可从其物理性能、化学性能和机械性能以及各种性能之间配合情况来判断，而机械性能中的硬度是经常被测定的一种指标。硬度试验又是最迅速最经济的一种试验方法。一般来说通常认为硬度是：材料在一定条件下抵抗另一本身不发生残余变形物体压入的能力。它是一个不仅决定于所研究材料本身的宏观与微观条件，而且也决定于测量条件的量。也可以说硬度是代表着在一定的压头和力的作用下，所反映出的弹性、塑型、塑性变形强化率、强度、韧性以及抗摩擦性能等一系列不同物理量的综合性能指标。 2.硬度试验的作用和特点 硬度试验能成为力学性能试验中常见的一种方法，是因为硬度试验的结果能敏感的反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺上的差异。 硬度试验方法的特点是经试验后的轧辊表面上的试验痕迹很小，在大多数情况下对于轧辊使用无影响，可以视为无损检验。 硬度试验所用设备简单，易于掌握。 硬度试验有很高的工作效率。 3.常用硬度试验方法的分类 自1722年雷奥姆尔(Reaumvr)首次应用了矿物对金属进行刻划的初始硬度试验以来，人们提出过几百种测量金属硬度的方法。 常用硬度试验方法一般有如下分类： 3.1 按负荷施加速度分类为静力（压入）试验法和动力（回弹）试验法。 常用的静力试验法有布氏、洛氏、维氏与显微硬度等。常用的动力试验法，加载特点是动态和具有冲击性的，包括肖氏硬度、里氏硬度、锤击布氏硬度等。 3.2 按负荷的大小分类 宏观硬度试验 负荷大于10Kgf 轻负荷硬度试验 负荷在0.2~10Kgf 显微硬度试验 负荷在5~200gf 超显微硬度试验 负荷在0.1~5gf 3.3按试验时温度分类 常温硬度试验 在室温下进行 低温硬度试验 在0℃以下进行 高温硬度试验 在高于室温以上特定温度进行 3.4按试验原理分类 有：布氏、洛氏、维氏、克努普氏、肖氏、显微、涡流、磁力、超声、划痕硬度等。 从硬度试验方法分类中可以看出，仅常用的硬度就有好多种。这些方法不仅在原理上有区别。而且在同一种方法中，还有不同的负荷、压头和标尺。如何根据待测试材料的种类、工艺状态、几何尺寸等特点来选择一种合适的硬度试验方法和试验条件，需要认真考虑。 硬度试验方法的正确选用，一般来讲应注意以下几个原则： 采用较大的负荷进行试验，以保证试验结果有较小的相对误差。 在实验和研究工作中，如果同一材料，由于处理条件不同，其硬度差异较大，这时一般不宜变换试验方法。为求得统一的标尺比较，可以选择用维氏硬度试验比较。 同时不同的硬度材料应该选用不同的测试方法才较合理。如低硬度材料（HB＜450）调质钢、各种铸铁以及各种有色金属及其合金，用布氏硬度测量比较合理。而对于高硬度材料HB＞450的选用洛氏、维氏试验较为合理。洛氏、维氏压头材料均为金刚石，具有极高的硬度和弹性模量（1050~1200GPa）不会因为轧辊硬度高而发生变形。 对于大型轧辊，由于尺寸规格限制，则多选用肖氏、里氏或锤击布氏硬度计。 4.压入式硬度测试 布氏硬度试验方法最初是在1899-1900年间由瑞典工程师布利奈尔(J.A.Brinell)在研究热处理对轧钢组织的影响时提出来的。由于布氏硬度其压痕较大，因而受组织偏析及成分偏析影响较小，试验结果分散度较小，重复性好，能比较客观的反映出材料宏观硬度。成为被广泛应用的试验方法之一。 4.1.1压头： 4.1布氏硬度 淬火钢球 HBS 硬质合金钢球 HBW 4.1.2试验原理： 用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。 ? ?HB =F / S??????????????????????????? ………………??(1)????????? ?=F /πDh?????????????????????????? ………………??(2)????????? ?=0.102×F /πDh?