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            金屬材料的三種硬度標準

            發表時間:2019-04-03

            金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。

             A、布氏硬度(HB)

            用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規定的試驗力(F)壓入式樣表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm2(MPa)。

             其計算公式為:

            式中:F--壓入金屬試樣表面的試驗力,N;

            D--試驗用鋼球直徑,mm;

            d--壓痕平均直徑,mm。

            測定布氏硬度較準確可靠,但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀,又方便。

            舉例:120HBS10/1000130:表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf(9.807KN)試驗力作用下,保持30s(秒)測得的布氏硬度值為120N/ mm2(MPa)。

             B、洛氏硬度(HK)

            洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣,都是壓痕試驗方法。不同的是,它是測量壓痕的深度。即,在初邕試驗力(Fo)及總試驗力(F)的先后作用下,將壓頭(金鋼廠圓錐體或鋼球)壓入試樣表面,經規定保持時間后,卸除主試驗力,用測量的殘余壓痕深度增量(e)計算硬度值。其值是個無名數,以符號HR表示,所用標尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C,即HRA、HRB、HRC。

            硬度值用下式計算:

            當用A和C標尺試驗時,HR=100-e

            當用B標尺試驗時,HR=130-e

            式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當于洛氏硬度變化一個數。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。

            上述三個標尺適用范圍如下:

            HRA(金剛石圓錐壓頭)20-88

            HRC(金剛石圓錐壓頭)20-70

            HRB(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100

            洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中HRC在鋼管標準中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由于其壓痕小,故硬度值不如布氏法準確。

            C、維氏硬度(HV)

            維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。

            維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為:

            式中:HV--維氏硬度符號,N/mm2(MPa);

            F--試驗力,N;

            d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。

            維氏硬度采用的試驗力F為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六級,可測硬度值范圍為5~1000HV。

            表示方法舉例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)試驗力保持20S(秒)測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。

            維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。

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