在日常的工作中,我们常常会提到材料的硬度,那么今天小哈就跟大家一起分享硬度的相关知识。
说到硬度,还是按照惯例先说它的概念。硬度,物理学专业术语,材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。
那么硬度又分几类呢?
A.划痕硬度
主要用于比较不同矿物的软硬程度,方法是选一根一端硬一端软的棒,将被测材料沿棒划过,根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说,硬物体划出的划痕长,软物体划出的划痕短。
它依次的级别是:金刚石(10),刚玉(9),黄玉(8),石英(7),长石(6),磷灰石(5),萤石(4),方解石(3),石膏(2),滑石(1)。
B.压入硬度
用一定的载荷将规定的压头压入被测材料,根据材料表面局部塑性变形的程度比较被测材料的软硬,材料越硬,塑性变形越小。主要的压入硬度有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等。
B.1 布氏硬度
布氏硬度是瑞典工程师J.A.布里涅耳于1900年提出的。它在工程技术特别是机械和冶金工业中广泛使用。布氏硬度的测量方法是用规定大小的载荷P,把直径为D的钢球压入被测材料表面,持续规定的时间后卸载,用载荷值(千克力,1千克力等于9.80665牛顿)和压痕面积(平方毫米)之比定义硬度值。
布氏硬度是一种测试淬火钢的硬度方法。其表达方式为HB。
优点:布氏硬度表达法适用于测试淬火钢等高强度材料的硬度。其测试结果准确可靠,能够反应出材料的硬度水平。
缺点:测试时间较长,需要较高的技术水平和精密的测试设备。对于非淬火钢的其他材料测试效果不佳。
B.2洛氏硬度
洛氏硬度所采用的压头是锥角为120?的金刚石圆锥或直径为1/16英寸(1英寸等于25.4毫米)的钢球,并用压痕深度作为标定硬度值的依据。
其表达方式为HRA、HRB、HRC等。
优点:洛氏硬度表达方法简单易行、精度高、重复性好。特别适用于金属材料的硬度测试。测试时间短,可快速获取样品的硬度值。
缺点:会因为受到温度、载荷、试样厚度、表面粗糙度等因素的影响。对测试条件进行严格控制。
B.3 维氏硬度
维氏硬度试验方法是英国史密斯(R.L.Smith)和塞德兰德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比,维氏硬度试验测量范围较宽,从较软材料到超硬材料,几乎涵盖各种材料。
其表达方式为HV。
优点:维氏硬度具有高精度、重复性好、可靠性高的优点。适用于各种金属和非金属的硬度测试。
缺点:维氏硬度测试时间较长,需要较高的技术水平和精密的测试设备。同样也会受到表面粗糙度、温度、载荷等因素的影响。
B.4显微硬度
主要用于确定很薄的材料、细金属丝、小型精密零件(如钟表和仪表零件)的硬度,测定淬硬表面的硬度变化率,研究小面积内硬度的变化以及在金相学中研究金属中不同相体的硬度等。
其表达方式为HM。由于在实际应用里涉及不到,所以在这里就不赘述其优缺点了。
C.回跳硬度
主要用于金属材料,方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样,并以试样在冲击过程中储存(继而释放)应变能的多少(通过小锤的回跳高度测定)确定材料的硬度。
综上所述,洛氏硬度、维氏硬度、布氏硬度是常用的硬度测试方法。他们各有优缺点,适用于不同的应用领域和目的。在硬度测试中,应根据具体情况选择合适的测试方法,以获得准确可靠的测试结果。
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