材料力学性能之硬度ppt课件

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1、六、金属的硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。测定金属硬度的方法可分为压入法和刻划法两大类。常用的布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度均为压入法。里氏硬度则属于动载试验法。里氏硬度值表征金属弹性变形功的大小；压入法硬度值则表示金属抵抗局部塑性变形的能力。硬度值实际上不是一个单纯的物理量，它是表征着材料的弹性、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。(一)布氏硬度用直径D=2.5-10mm的淬火钢球或硬质合金球为压头，施以载荷P=500-3000kg，压入试

2、样表面，保持规定时间后卸载，试样表面将残留一个压痕。压痕直径d（mm），球冠形压痕表面积F（mm2）。压头压入试样表面试样表面残留压痕布氏硬度值：HB=P/F=2P/πD(D-D2-d2)布氏硬度测定原理压头为淬火钢球用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料；压头为硬质合金球用符号HBW表示，适用于布氏硬度值为450～650的材料。优点:布氏硬度试验压痕面积较大,硬度值能反映金属大范围内各组成相的平均性能，不受组成相微观不均匀性的影响。试验数据稳定，重复性强。缺点:不同材料需要更换

3、不同直径的压头和改变载荷；测量压痕直径较麻烦，自动检测时受到限制；压痕较大不宜在成品上进行试验。(二)洛氏硬度洛氏硬度也是一种压入硬度试验，是目前应用最广的试验方法。它以压痕深度的大小表示材料的硬度值。试验压头为120°的金刚石圆锥体或d=1.588mm的淬火钢球。载荷分两次加，先加初载P1，再加主载P2，总载荷为P=P1＋P2。采用不同的压头和载荷，组合不同的洛氏硬度标尺。洛氏硬度的标尺的有HRA、HRB及HRC三种。HRA、HRC的压头均为120°的金刚石圆锥体;HRA的载荷为10Kg，用于

4、测量表面硬化层的硬度。HRC的载荷为100Kg，用于测量淬火钢的硬度。HRB的压头为1.588mm的淬火钢球。载荷的大小介于HRA和HRC之间。同HBS用于测量退火钢等较软金属的硬度。HRA,HRB,HRC的实际测定时洛氏硬度值可直接从表盘上指针读出。优点:操作简便，硬度值可直接读出;压痕小，可在工件上进行试验;可测软硬不同和厚薄不一的金属试样的硬度。缺点:压痕小，材料有偏析及组织不均匀等缺陷，所测硬度值重复性差，分散度大;不同标尺的硬度值彼此不能直接比较。(三)维氏硬度及显微硬度维氏硬度的试验

5、原理与布氏硬度相同，也是以单位面积压痕所承受的载荷来表示硬度值的大小。试验压头是相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体。压头在载荷P作用下，保持规定时间后卸载，试样表面留有一个正四棱锥形的压痕，测出压痕对角线长度d（mm），计算出压痕的表面积F（mm2）。维氏硬度HV为：HV=P/F=2Psin(136°/2)/d2=1.8544P/d2σ=HV*10/3维氏硬度试验原理优点:维氏硬度可任意选取载荷，压痕测量精度高，硬度值较为精确。缺点:硬度值需通过测量压痕对角线长度进行计算或查表得出。显微硬度

6、试验就是小载荷的维氏硬度试验，其原理和维氏硬度试验一样，所不同的是载荷P以克计量，压痕对角线d以微米计量。显微硬度主要用来测定各种组成相的硬度和表面硬化层的硬度分布。用符号HM表示。HM=1854.4P/d2里氏硬度:是一种动载荷试验方法。原理:是用规定质量的碳化钨球冲头,在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度VR与冲击速度VA的比值计算硬度值。里氏硬度用符号HL表示：HL=1000VR/VA硬度值可直接显示出来,是一种轻便的便携式硬度计，主要用于大型金属产品及

7、部件的硬度检验，特别适用于不易移动的大型工件和不易拆卸的大型部件及构件的硬度检验。缺点:是试验结果的准确性受人为因素影响较大，硬度测量精度较低。