材料的机械特性测量教案资料.ppt

《材料的机械特性测量教案资料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料的机械特性测量硬度：硬度是指金属在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。究竟它表征哪一种抗力则决定于采用的实验方法，如刻划法型硬度实验则表征抵抗破裂的能力，而压入法型硬度实验则表征表征金属抵抗变形的能力。生产中应用最多的是压入法硬度。大致常用的是：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度。Po1/2Dba1/2ddt1/2D-t布氏硬度：基本原理：布氏硬度实验始于1900年，在直径D的钢珠上，加一定负荷P,压入被试金属的表面，根据金属表面压痕的陷凹面积A计算出应力值，以此值作为硬度值大小的计量指标，HB有上式可知，在P和D一定时，HB的高低取决于t的大小

2、，二者成反比。在实际测定时，由于测定t较困难，而测定陷凹直径d却较容易，根据几何知识可得：则：上式中只有d是变数，故实验时只要测出d即可计算出HB值。（在生产中P和D都有规定值，故布氏硬度已经计算出成表，查表即得硬度值。）实验规程：布氏硬度的基本条件是负荷P和钢球直径D必须事先确定，这样得到的数据才能进行比较。如果都采用一个标准的P和D，对于硬合金适用，对软合金就不适用了，整个钢球将陷入材料中，同样对厚材料适用，对薄的材料就不适用，容易压透。压痕直径d和钢球的直径D的比值不能太大或太小，否则HB失真。一般,0.2D

3、采用不同的P和D，但要满足不同的P和D，对同一种材料测得的硬度值得相同。用相似原理解决此问题。如右图，要满足测得的硬度值相等，就必须使二者的压入角相等。由右图可得：则：只要使P/D2为一常数，就能保证压入角相等。生产上常用的P/D2值规定有30、10、2.5三种。布氏硬度实验方法和技术条件在国标GB231-84中有明确规定。优缺点：优点：代表性全面，压痕面积达，能反映表面较大体积范围内各组成相综合平均的性能数据。缺点：钢球本身形变的问题；不适于薄件样品。洛氏硬度：洛氏硬度值的规定：始于1919年，洛氏硬度的压头分硬质和软质两种。硬质的由顶角为120o的金刚石圆

4、锥体制成；软质的为直径1/16’’（1.5875mm)和1/8’’(3.175mm)钢球。它是直接利用压痕度大小作为硬度值高低的试验。随着不同压头和所加不同负荷的搭配出了各种称号的洛氏硬度级。下面列出主要应用的几种：符合压头负荷kgf硬度值的范围使用范围HRA1200金刚石圆锥60>70测硬质合金、淬火层、渗碳层、气化层等零部件HRBФ2.5或Ф5钢球10025--100(HB60-230)测有色金属、退火、正火、回火等零部件HRC1200金刚石圆锥15020-67(HB230-700)测调质钢、 淬火钢等零部件HRA(金刚石圆锥压头，60kgf负荷）；HRB

5、(1/16’’钢球压头、100kgf负荷）；HRC（金刚石圆锥压头、150kgf负荷）由于洛氏硬度是以压痕陷凹深度t作为计量硬度值的指标，在同一级硬度下，如果t越大，则表明硬度大，是反比关系。不符合习惯，为此用选定的常数来减去测量值t,以其差来标志洛氏硬度值。常数为0.2mm(用于HRA、HRC)和0.26mm(用于HRB)，在读数上规定0.002mm为一度，这样第一个常数为100度，第二个为130度。实验机的表盘为100格/周。优缺点：优点：1）有硬、软质两种压头，故适应于不同硬质材料，不存在压头变形问题。2）压痕小，不伤工件表面。3）操作迅速立即得出数据。

6、缺点：不同硬度级别的硬度无法统一。洛氏硬度实验技术条件在国标GB/T230-91。维氏硬度：维氏硬度试验方法始于1925年。其原理和布氏硬度相同，也是根据单位压痕陷凹面积上承受的负荷，即应力值作为硬度值的计量指标。不同：维氏硬度压头为锥面夹角为136o的四方角锥体，金刚石制成。采用四方角锥的原因是针对布氏硬度必须满足P/D2为定值的缺点，采用四角锥，当负荷改变时压入角不变，因此负荷可以任意选择。之所以采用136o，为了和布氏硬度值得到最好搭配。因为布氏试验中0.5D>d>0.25D,当时，通过此压痕直径作钢球的切线，切线的夹角正好等于136o。D0.375Dd

7、这样布氏硬度和维氏硬度一致了。而压痕陷凹面积A则维氏硬度Hv:优缺点：优点：1）不存在P和D的约束条件及压头变形问题。2）不存在洛氏硬度无法统一的缺点。缺点：硬度值需要通过测量对角线后才能计算出，效率低。维氏硬度实验技术条件在国标GB4340-84。显微硬度显微硬度所用的载荷很小，所用压头两种：一种是维氏压头。和宏观的维氏压头一样，只是在金刚石四方锥的制造和测量上更加严格；另一种是努氏压头，是一菱形的金刚锥。在纵向上锥体的顶角为172o30’,横向上锥体的顶角为130o，压痕长短对角线之比约为7:1，压痕的深度约为其长度的1/30。努氏硬度：A是投影面积，l是

8、长对角线的长度以um计，C是制造厂家提