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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,针布,+,技术服务,硬度基本知识,田翠青,2009.11.17,目录,0,简介,1,布氏硬度,1.1,布氏硬度原理,1.2,布氏硬度表示方法,1.3,布氏硬度优缺点,1.4,布氏硬度计常见故障及解决方法,2,洛氏硬度,2.1,洛氏硬度原理,2.2,洛氏硬度标尺,2.3,洛氏硬度计优缺点,2.4,洛氏硬度计检定时常见误差及处理方法,3,维氏硬度,3.1,维氏硬度原理,3.2,维氏硬度试验力及表示方法,3.3,维氏硬度优缺点,3.4,维氏硬度计常见故障与解决方法,4,小结,硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形压入或刻划的能力，是衡量材料软硬程度的一种性能。,硬度的测定常用压入法。把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。,0,简介,硬度测量方法,适用范围,布氏硬度试验,测量晶粒粗大且组织不均的零件。对成品件不宜采用。钢铁件的硬度检验中，现已逐渐采用硬质合金球压头测量退火件、正火件、调质件以及铸件和锻件的硬度,洛氏硬度试验,批量件、成品件及半成品件的硬度检验。对晶粒粗大且组织不均的零件不宜采用。,A,标尺适于测量高硬度淬火件、较小与较薄件的硬度，以及具有中等厚度硬化层零件的表面硬度。,B,标尺适于测量硬度较低的退火件、正火件及调质件。,C,标尺适于测量经淬火回火等处理零件的硬度，以及具有较厚硬化层零件的表面硬度,维氏硬度试验,钢铁件的硬度检验中，试验力一般不超过,294.2N,。主要用于测量小件、薄件的硬度以及具有浅或中等厚度硬化层零件的表面硬度,1,布氏硬度,1.1,布氏硬度原理,试样厚度要求：,对于软的材料，试样的厚度至少应为压痕深度的,15,倍；,对于硬的材料，试样的厚度则至少为压痕深度的,7,倍。,1.2,布氏硬度表示方法,除了采用压头直径,D,为,10mm,，试验力,F,为,3000kgf,（,29421N,），保持时间,10,15s,的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号,HBS,的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。,120HBS10/1000/30,：表示用,10mm,的钢球作压头，在,1000kgf(9807N),的试验力作用下，保持时间为,30s,后所测得的硬度值为,120,。,500HBW5/750,：表示用,5mm,的硬质钢球作压头，在,750kgf(735N),的试验力作用下，保持时间为,10,15s,后所测得的硬度值为,500,。,淬火钢球用于测定硬度,HBS,450,的金属材料，如灰铸铁、有色金属以及退火、正火和调质处理的钢材等。,硬质合金球用于测定,HBW,650,的金属材料。,1.3,布氏硬度优缺点,优点：,1,硬度代表性好，测得的硬度值较准确；,2,）试验数据稳定，重现性好，精度高；,3,）布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。,缺点：,1,）对金属表面的损伤较大；,2,）试验过程复杂、费时、误差较大。,1.4,布氏硬度计常见故障及解决方法,1,）载荷误差大或不稳定。,2,）加荷速度不能控制在规定的时间内。,3,）测定的硬度值与标准硬度块示值不一致。,4,）硬度计反复加卸载荷。,5,）硬度计载荷全部加上时停机。,6,）按键开关按下，硬度计不动作，但有嗡嗡的电流声。,2,洛氏硬度,1,在初始试验力,F0,下的压入深度,h0,；,2,在总试验力,F0+F1,下的压入深度,h1,；,3,去除主试验力,F1,后的弹性回复深度；,4,残余压入深度,e,；,5,试样表面；,6,测量基准面；,7,压头位置,2.1,洛氏硬度原理,当压头为金刚石圆锥体时，,HR=100-e,当压头为钢球时，,HR=130-e,注：每,0.002mm,的压痕深度为一个硬度单位,2.2,洛氏硬度标尺,120,金刚石圆锥,1.588mm,钢球,3.175mm,钢球,60kg,100kg,150kg,试验力,压头类型,洛氏硬,度标尺,硬度,符号,压头类型,初试验力,F0,（,N,）,主试验力,F1,（,N,）,总试验力,F0+F1,（,N,）,适用范围,A,HRA,120,金刚石圆锥,98.07,490.3,588.420,88HRA,B,HRB,1.5875mm,钢球,98.07,882.6,980.7,20,100HRB,C,HRC,120,金刚石圆锥,98.07,1373,1471,20,70HRC,D,HRD,120,金刚石圆锥,98.07,882.6,980.7,40,77HRD,E,HRE,3.175mm,钢球,98.07,882.6,980.7,70,100HRE,F,HRF,1.5875mm,钢球,98.07,490.3,588.4,60,100HRF,G,HRG,1.5875mm,钢球,98.07,1373,1471,30,94HRG,H,HRH,3.175mm,钢球,98.07,4903,588.4,80,100HRH,K,HRK,3.175mm,钢球,98.07,1373,1471,40,100HRK,洛氏硬度试验条件,试样材料,压头,标尺,总试验力（,kg,）,高硬度或薄硬材料。如硬质合金、硬化薄钢带、渗碳后的淬硬钢。,金刚石压头,A,60,中低硬度材料。如退火后的中低碳钢、不锈钢、铜合金、超硬铝合金、可锻铸铁等。是应用较广的洛氏硬度标尺。,1/16,钢球,B,100,淬火及低温回火的一般钢材、冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等，及硬度值超过,HRB100,的材料。是应用最广的洛氏硬度标尺。,金刚石压头,C,150,中等渗层表面硬化钢、薄硬钢板、珠光体可锻铸铁。,金刚石压头,D,100,铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。,1/8,钢球,E,100,退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。,1/16,钢球,F,60,铍青铜、磷青铜、可锻铸铁等（,HRB,值接近,100,的材料）。,1/16,钢球,G,150,铝、锌、铅等软金属。,1/8,钢球,H,60,软金属薄材、轴承合金。,1/8,钢球,K,150,洛氏硬度标尺的选择,2.3,洛氏硬度计优缺点,优点：,1,）操作简单、测量迅速、工作效率高；,2,）压痕小，可直接测试成品工件；,3,）初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小；,4,）适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测；,5,）对测量操作的要求不高。,缺点：,由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。,2.4,洛氏硬度计检定时常见误差及处理方法,1,人为误差,技术熟练程度,加荷速度及时间,2,被测零件影响的因素,表面光洁度,表面盐渍、沙子、氧化皮等,斜面（或锥度）、球面及圆柱体零件,3,压头的影响,不符合技术要求有磨损,强度和硬度不够,4,载荷方面,初负荷,主负荷,5,硬度计安置不正,6,零件某一测试部位的表面与工作台接触不良，或支承点不稳固,7,周围环境的影响,3,维氏硬度,3.1,维氏硬度原理,3.2,维氏硬度试验力及表示方法,试验力范围,/N,硬度符号,试验名称,F49.03,HV5,维氏硬度试验,1.961F49.03,HV0.2,HV5,小负荷维氏硬度试验,0.09807F1.961,HV0.01,HV0.2,显微维氏硬度试验,维氏硬度试验的三种方法,维氏硬度试验,小负荷维氏硬度试验,显微维氏硬度试验,硬度符号,试验力,/N,硬度符号,试验力,/N,硬度符号,试验力,/N,HV5,49.03,HV0.2,1.961,HV0.01,0.09807,HV10,98.07,HV0.3,2.942,HV0.015,0.1471,HV20,196.1,HV0.5,4.903,HV0.02,0.1961,HV30,294.2,HV1,9.807,HV0.025,0.2452,HV50,490.3,HV2,19.61,HV0.05,0.4903,HV100,980.7,HV3,29.42,HV0.1,0.9807,注：,1.,维氏硬度试验可使用大于,980.7N,的试验力；,2.,显微维氏试验力为推荐值。,推荐的维氏硬度试验力,维氏硬度表示方法：,HV,前面的数值为硬度值，后面为试验力值。标准的试验保持时间为,10,15S,。如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。,600HV30,表示采用,294.2N,（,30kg,）的试验力，保持时间,10,15S,时得到的硬度值为,600,。,600HV30/20,表示采用,294.2N,（,30kg,）的试验力，保持时间,20S,时得到的硬度值为,600,。,3.3,维氏硬度优缺点,优点：,1,）压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，精度很高，重复性也很好。,2,）测量范围宽广,3,）其硬度值与试验力的大小无关,4,）不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束，不存在压头变形问题。,缺点：,1,）其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。,2,）要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，通常需要制作专门的试样，操作麻烦费时，通常只在实验室中使用。,3.4,维氏硬度计常见故障与解决方法,1,）加荷指示灯、测量显微镜灯不亮,2,）测量显微镜内浑浊，看不到或看不清压痕,3,）压痕不在视场内或稍转动工作台，压痕位 置变化很大,4,）检定时示值超差,5,）加荷时有冲击现象,4,小结,布氏硬度试验不适用于测定硬度较高的材料；,洛氏硬度试验虽然可用于测定软材料和硬材料，但其硬度值不能进行比较；,维氏硬度试验可以测量从软到硬的各种材料以及金属零件的表面硬度，并有连续一致的硬度标尺,附表,谢谢！,