洛氏、布氏、維氏硬度計(jì)的測(cè)試原理.doc

《洛氏、布氏、維氏硬度計(jì)的測(cè)試原理.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、硬度計(jì)的種類很多，這里重點(diǎn)介紹最常用的洛氏、布氏、維氏硬度計(jì)的測(cè)試原理。一、洛氏硬度的測(cè)量原理????洛氏硬度測(cè)量法是最常用的硬度試驗(yàn)方法之一。它是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷和主載荷)作用下，壓入材料的塑性變形濃度來表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。圖14-1表示了洛氏硬度的測(cè)量原理。?圖中：0-0：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置。1-1：壓頭在預(yù)載荷P0(98.1N)作用下壓入試件深度為h0時(shí)的位置。h0包括預(yù)載所引起的彈形變形和塑性變形。2-2：加主載荷P1后，壓頭在總載荷P

2、=P0+P1的作用下壓入試件的位置。3-3：去除主載荷P1后但仍保留預(yù)載荷P0時(shí)壓頭的位置，壓頭壓入試樣的深度為h1。由于P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，此時(shí)壓頭受主載荷作用實(shí)際壓入的濃度為h=h1-h0。實(shí)際代表主載P1造成的塑性變形深度。???h值越大，說明試件越軟，h值越小，說明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù)K減去壓痕深度h的數(shù)值來表示硬度的高低。并規(guī)定0.002mm為一個(gè)洛氏硬度單位，用符號(hào)HR表示，則洛氏硬度值為：??????為了擴(kuò)大洛氏硬度的測(cè)量范圍，可用不同的壓頭和

3、不同的總載荷配成不同標(biāo)度的洛氏硬度。洛氏硬度共有15種標(biāo)度供選擇，它們分別為：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV。其中常用的幾種標(biāo)度列表如下：???表14-1???各種洛氏硬度值的符號(hào)及應(yīng)用標(biāo)度符號(hào)壓頭總載荷N(kg)表盤上刻度顏色常用硬度值范圍應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐588.6(60)黑色70~85碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等HRB1.588mm鋼球981(100)紅色25~100軟鋼、退火鋼、銅合金HRC金剛石圓錐1471.5(150)黑色20~6

4、7淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等HRD金剛石圓錐981(100)黑色40~77薄鋼板、中等厚度的表面硬化工件HRE3.175mm鋼球981(100)紅色70~100鑄鐵、鋁、鎂合金、軸承合金HRF1.588mm鋼球588.6(60)紅色40~100薄板軟鋼、退火銅合金HRG1.588mm鋼球1471.5(150)紅色31~94磷青銅、鈹青銅HRH3.175mm鋼球588.6(60)紅色?鋁、鋅、鉛??二、布氏硬度的測(cè)量原理???選擇一事實(shí)上的載荷P，把直徑為D的淬火鋼球壓入試件表面并保持一定時(shí)間，然后卸去載荷，測(cè)量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑d，計(jì)算

5、出壓痕面積，算出載荷P與壓痕面積的比值，這個(gè)比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符號(hào)HB表示。布氏硬度的測(cè)量原理如圖11-2所示。設(shè)壓痕的深度為h，則壓痕的球冠面積為：??(14-2)??式中：P——測(cè)試用的載荷(kg)；????????D——壓頭鋼球的直徑(mm)；????????d——壓痕直徑(mm)；????????F——壓痕面積(mm2)。???布氏硬度的單位為kg/mm2，這是目前各國(guó)文獻(xiàn)中常用的單位，通常只給出數(shù)值而不寫單位，如HB200，若要換算成國(guó)際單位MPa，需要將硬度值乘以9.81。布氏硬度的壓頭鋼球直徑有Φ2.5mm，

6、Φ5mm，Φ10mm三種，載荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七種?？筛鶕?jù)材料的軟硬不同選擇配合使用。為了在不同直徑的壓頭和不同載荷下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，同一種材料的布氏硬度值相同。壓頭的直徑與載荷之間要滿足相似原理。相似原理是指在均質(zhì)材料中，只要壓入角φ(即從壓頭圓心壓痕兩端的連線之間的夾角)不變，則不論壓痕大小，金屬的平均抗力相等。如圖14-3所示。德國(guó)的邁耶爾(Mayer)通過試驗(yàn)得出重要經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。當(dāng)d/D>0.1時(shí)，壓痕直徑d與載荷的關(guān)系為：????(14-3)???這個(gè)公

7、式稱為邁耶爾定律。他還得出如下的結(jié)論：當(dāng)使用的壓頭直徑不同時(shí)，指數(shù)n幾乎與D無關(guān)，而常數(shù)a則隨D值的增大而減小，且：???????此式說明，在進(jìn)行布氏硬度測(cè)試時(shí)，只要使P/D2為一常數(shù)，就可以使壓入角φ保持不變，從而保持了幾何形狀相似的壓痕。???所以在布氏硬度測(cè)量中只要滿足P/D2為常數(shù)，則同一材料測(cè)得的布氏硬度值是相同的。不同材料測(cè)得的布氏硬度值也可以進(jìn)行比較。P/D2的數(shù)值不是隨便規(guī)定的，各種材料軟硬相差很大。如果只規(guī)定一個(gè)P/D2的值，對(duì)于較硬的材料，壓入角會(huì)太??；對(duì)于較軟的材料，壓入角又會(huì)很大。若壓入角太小，壓痕就小，測(cè)量誤差

8、就會(huì)很大。當(dāng)入壓角較大但小于90°時(shí)，壓痕直徑隨壓入深度增加有較大變化，有利于測(cè)量。但當(dāng)壓入角大小90°時(shí)，隨壓入深度的增加，壓痕變化較小。為了提高測(cè)量精度，通常使0.252值。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定P/D2的比值為