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针布针布+技术服务技术服务 硬度基本知识硬度基本知识田翠青田翠青2009.11.17针布针布+技术服务技术服务 目录目录0简介简介1布氏硬度布氏硬度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小结小结针布针布+技术服务技术服务 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 简介简介针布针布+技术服务技术服务 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针布针布+技术服务技术服务 1 布氏硬度布氏硬度针布针布+技术服务技术服务 1.1布氏硬度原理布氏硬度原理针布针布+技术服务技术服务 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。针布针布+技术服务技术服务 1.2布氏硬度表示方法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1015s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1015s后所测得的硬度值为500。针布针布+技术服务技术服务 淬火钢球用于测定硬度HBS450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HBW650的金属材料。针布针布+技术服务技术服务 1.3布氏硬度布氏硬度优优缺点缺点优点：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。针布针布+技术服务技术服务 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。针布针布+技术服务技术服务 1.4布氏硬度计常见故障及解决方法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。针布针布+技术服务技术服务 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。针布针布+技术服务技术服务 2 洛氏硬度洛氏硬度针布针布+技术服务技术服务 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洛氏硬度原理洛氏硬度原理针布针布+技术服务技术服务 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针布针布+技术服务技术服务 2.2洛氏硬度标尺洛氏硬度标尺120金刚石圆锥1.588mm钢球3.175mm钢球60kg100kg150kg试验力压头类型针布针布+技术服务技术服务 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AHRA120金刚石圆锥98.07490.3588.42088HRABHRB1.5875mm钢球98.07882.6980.720100HRBCHRC120金刚石圆锥98.07137314712070HRCDHRD120金刚石圆锥98.07882.6980.74077HRDEHRE3.175mm钢球98.07882.6980.770100HREFHRF1.5875mm钢球98.07490.3588.460100HRFGHRG1.5875mm钢球98.07137314713094HRGHHRH3.175mm钢球98.07490.3588.480100HRHKHRK3.175mm钢球98.071373147140100HRK洛氏硬度试验条件针布针布+技术服务技术服务 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A60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B100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C150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D100铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。1/8钢球E100退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。1/16钢球F60铍青铜、磷青铜、可锻铸铁等（HRB值接近100的材料）。1/16钢球G150铝、锌、铅等软金属。1/8钢球H60软金属薄材、轴承合金。1/8钢球K150洛氏硬度标尺的选择针布针布+技术服务技术服务 2.3洛氏硬度计优缺点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。针布针布+技术服务技术服务 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。针布针布+技术服务技术服务 2.4洛氏硬度计检定时常见误差及处理方法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）、球面及圆柱体零件针布针布+技术服务技术服务 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针布针布+技术服务技术服务 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周围环境的影响针布针布+技术服务技术服务 3维氏硬度维氏硬度针布针布+技术服务技术服务 3.1维氏硬度原理维氏硬度原理 针布针布+技术服务技术服务 3.2维氏硬度试验力及表示方法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F49.03HV5维氏硬度试验1.961F49.03HV0.2HV5小负荷维氏硬度试验0.09807F1.961HV0.01HV0.2显微维氏硬度试验 维氏硬度试验的三种方法 针布针布+技术服务技术服务 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/NHV549.03 HV0.21.961HV0.010.09807HV1098.07 HV0.32.942HV0.0150.1471HV20196.1 HV0.54.903HV0.020.1961HV30294.2HV19.807HV0.0250.2452HV50490.3HV219.61HV0.050.4903HV100980.7HV329.42HV0.10.9807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 针布针布+技术服务技术服务 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1015S。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1015S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。针布针布+技术服务技术服务 3.3维氏硬度优缺点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。针布针布+技术服务技术服务 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。针布针布+技术服务技术服务 3.4维氏硬度计常见故障与解决方法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）加荷时有冲击现象针布针布+技术服务技术服务 4小结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附表针布针布+技术服务技术服务 谢谢！谢谢！