显微努氏硬度5肖氏硬度硬度试验的分类.PPT

3. 维氏硬度 测试方法、计算方法、特点 4. 显微硬度 显微维氏硬度、显微努氏硬度、测试和计算方法、特点 5. 肖氏硬度 测试方法及特点 本章完 金属材料的硬度 主要内容 硬度试验的分类、物理意义和特点 硬度试验 1）布氏硬度 2）洛氏硬度 3）维氏硬度 4）显微硬度 显微维氏硬度、显微努氏硬度 5）肖氏硬度 一、硬度试验的分类、物理意义和特点 1. 硬度试验的分类 硬度试验 静载 压入法 刻划法 压入法 加载速度 载荷、压头 表示方法 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 显微硬度 肖氏硬度 动载 压入法 刻划法只能对硬度作定性评估，工程中已经很少使用 或者：压入法、回跳法、刻划法 2. 硬度试验的物理意义 1）压入法：材料表面抵抗物体压入引起的塑性变形的抗力 2）刻划法：材料抵抗表面局部断裂的能力 3）回跳法：材料弹性变形功的大小 硬度值：表征材料的弹性、塑性、形变强化、强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标 3. 硬度试验的特点 1）应力状态软性系数最大（α2），塑性和脆性材料都可以测量，甚至像玻璃、陶瓷、金刚石等脆性材料，在硬度试验时，也表现为塑性状态 2）实验方法简单，无须加工试样 3）造成的表面损伤小，基本属于“无损”或微损检测范围 4）与其他静载荷下的力学性能指标之间存在一定关系，如可以由硬度大致推测强度值 5）测量范围大可至多个晶粒，小可测单个晶粒，甚至几个原子范围（纳米压痕仪(NanoIndenter)） 二、硬度试验 1. 布氏硬度 1）布氏硬度测试法 1900年 瑞典 布利奈尔(Brinell) 说明: a）布氏硬度值的大小是压痕单位面积上所承受的压力 b）布氏硬度值一般不标出单位 c）只要测量出压痕直径，就可以得出硬度值 d）硬度值越高，表示材料越硬 e）若测量数据能相互比较，必须载荷和钢球直径恒定 压痕相似原理 如果只采用一种载荷和钢球直径，则 a）对于硬材料合适时，对较软材料不合适（钢球全部陷入材料内部） b）对于厚材料合适时，对薄材料不合适（薄材料被压透） c）对于大尺寸材料合适时，对小尺寸材料不合适（试样不能有过大的压痕） 最终结果：不同场合采用不同载荷和钢球直径 问题：对同一材料，不同P和D必须得到相同的硬度值 解决方法：建立P和D的匹配关系，使不同P和D形成的压痕在几何形状上相似（压痕相似原理） 2）压痕相似原理 压痕相似原理 得到相同的硬度值 压痕几何形状相似 压入角φ相等 3）布氏硬度实验需要注意的问题 a）GB231-84规定了7种P/D2的值，不同材料选择不同值 先选择压头直径D，再根据材料性质选P/D2，最后计算出P 根据试样厚度选择压头直径：试样厚度大于10倍的压痕深度；试样厚度足够时，选择D = 10 mm c）测试时保持所加压力与试样表面垂直，压力施加均匀平稳 d）压力保持时间：钢铁材料10s，有色金属30s，软金属60s e）使用的压头材质不同，布氏硬度的符号不同 HBS－淬火钢球；HBW－硬质合金球 f）硬度表示法：硬度符号前数字为硬度值，后面数字为实验条件，依次为压头直径(mm)、压力(kgf)和保持时间(s) 200HBS10/3000/30 500HBW5/750（保持时间10~15s不标注） 4）布氏硬度实验的优缺点和适用范围 优点： a）压头直径和压力大，因而压痕面积大，能反映较大范围内材料各组成相综合影响的平均性能；适用于灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或粗大相的材料 b）压痕面积大，测量不受个别组成相以及微小不均匀度的影响，实验数据稳定，重复性强 c）布氏硬度值和抗拉强度存在一定换算关系，可制定换算表 k为材料常数 缺点： a）压痕面积大，对表面有要求的样品不利，需要在图纸上注明测量位置 b）不能用于测定薄壁件或表面硬化层的硬度 c）淬火钢球压头测定HB450的材料硬度；硬质合金球压头测量值可达到650HB；HB450时压力过大，损坏压头 洛氏硬度 2. 洛氏硬度 1919年 洛克威尔(Rockwell) 1) 试验方法： 硬质压头：顶角为1200的金刚石圆锥体制成 软质压头：直径