耐磨陶瓷管

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                        硬度有哪些?

                        日期:2015-10-22 17:59

                        基本概念 

                        材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力,是比較各種材料軟硬的指標。由于規定了不同的測試方法,所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含義不同,相互不能直接換算,但可通過試驗加以對比。硬度分為: ① 劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度,方法是選一根一端硬一端軟的棒,將被測材料沿棒劃過,根據出現劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說,硬物體劃出的劃痕長,軟物體劃出的劃痕短。 ② 壓入硬度。主要用于金屬材料,方法是用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續時間的不同,壓入硬度有多種,主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。 ③ 回跳硬度。主要用于金屬材料,方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測材料的試樣,并以試樣在沖擊過程中儲存(繼而釋放)應變能的多少(通過小錘的回跳高度測定)確定材料的硬度。 

                        早在 1822 年, Friedrich mohs 提出用 10 種礦物來衡量世界上較硬的和較軟的物體,這是所謂的摩氏硬度計。按照他們的軟硬程度分為十級: 

                        1 ) 滑石 2 ) 石膏 3 ) 方解石 4 ) 螢石 5 ) 磷灰石 

                        6 ) 正長石 7 ) 石英 8 ) 黃玉 9 ) 剛玉 10 ) 金剛石 

                        簡單記憶方法:滑石方、螢磷長、石英黃玉剛金剛。 

                        各級之間硬度的差異不是均等的,等級之間只表示硬度的相對大小。 

                        試驗鋼鐵硬度的普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦 , 由其表面所呈現的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法,這種方法不太科學。用硬度 試驗機 來試驗比較準確 , 是現代試驗硬度常用的方法。常用的硬度測定方法有布氏硬度、 洛氏硬度 和 維氏硬度 [1] 等測試方法 

                        硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標,它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力,也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。硬度不是一個簡單的物理概念,而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。 硬度試驗 根據其測試方法的不同可分為靜壓法(如 布氏硬度 、洛氏硬度、維氏硬度等)、劃痕法(如 莫氏硬度 )、回跳法(如 肖氏硬度 )及 顯微硬度 、高溫硬度等多種方法。 

                        布氏硬度以 HB[N(kgf/mm2)] 表示( HBS\HBW )(參照 GB/T231 - 1984 ),生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件,以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。 

                        洛氏硬度可分為 HRA 、 HRB 、 HRC 、 HRD 四種,它們的測量范圍和應用范圍也不同。一般生產中 HRC 用得較多。壓痕較小,可測較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。 

                        維氏硬度以 HV 表示(參照 GB/T4340-1999 ),測量極薄試樣。 


                        鋼材的硬度 

                        金屬硬度 (Hardness) 的代號為 H 。按硬度試驗方法的不同, 

                        常規表示有布氏( HB )、洛氏( HRC )、維氏( HV )、里氏( HL )硬度等,其中以 HB 及 HRC 較為常用。 

                        HB 應用范圍較廣, HRC 適用于表面高硬度材料,如 熱處理 硬度等。兩者區別在于硬度計之測頭不同,布氏硬度計之測頭為鋼球,而 洛氏硬度計 之測頭為 金剛石。 

                        HV- 適用于顯微鏡分析。維氏硬度 (HV) 以 120kg 以內的載荷和頂角為 136° 的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度值 (HV) 。 

                         HL 手提式 硬度計 ,測量方便,利用沖擊球頭沖擊硬度表面后,產生彈跳;利用沖頭在距試樣表面 1mm 處 的回彈速度與沖擊速度的比值計算硬度,公式:里氏硬度 HL=1000×VB (回彈速度) / VA (沖擊速度)。 

                        便攜式里氏硬度計用里氏( HL )測量后可以轉化為:布氏( HB )、洛氏( HRC )、維氏( HV )、肖氏( HS )硬度?;蛴美锸显碇苯佑貌际希?HB )、洛氏( HRC )、維氏( HV )、里氏( HL )、肖氏( HS )測量硬度值。 


                        HB - 布氏硬度:

                        布氏硬度 (HB) 一般用于材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度 (HRC) 一般用于硬度較高的材料,如熱處理后的硬度等等。 

                        布式硬度 (HB) 是以一定大小的試驗載荷,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面,保持規定時間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷 ( 一般 3000kg) 把一定大小 ( 直徑一般為 10mm) 的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值 (HB) ,單位為公斤力 /mm2 (N/mm2) 。 


                        洛式硬度 

                        是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以 0.002 毫米作為一個硬度單位。當 HB>450 或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角 120° 的金剛石圓錐體或直徑為 1.59 、 3.18mm 的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示: 

                        HRA :是采用 60kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度較高的材料 ( 如硬質合金等 ) 。 

                        HRB :是采用 100kg 載荷和直徑 1.58mm 淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料 ( 如退火鋼、鑄鐵等 ) 。 

                        HRC :是采用 150kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料 ( 如淬火鋼等 ) 。 


                        其他 

                        1.HRC 含意是洛式硬度 C 標尺, 

                        2.HRC 和 HB 在生產中的應用都很廣泛 

                         3.HRC 適用范圍 HRC 20 -- 67 ,相當于 HB225 -- 650 

                        若硬度高于此范圍則用洛式硬度 A 標尺 HRA 。 

                        若硬度低于此范圍則用洛式硬度 B 標尺 HRB 。 

                        布式硬度上限值 HB650, 不能高于此值。 

                        4. 洛氏硬度計 C 標尺之壓頭為頂角 120 度的金剛石圓錐,試驗載荷為一確定值,中國標準是 150 公斤力。 

                        布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球( HBS) 或硬質合金球( HBW ),試驗載荷隨球直徑不同而不同,從 3000 到 31.25 公斤力。 

                        5. 洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數點求平均值,適用成品和薄片,歸于無損檢測一類。 

                        布式硬度壓痕較大,測量值準,不適用成品和薄片,一般不歸于無損檢測一類。 

                        6. 洛式硬度的硬度值是一無名數,沒有單位。(因此習慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。) 

                        布式硬度的硬度值有單位,且和抗拉強度有一定的近似關系。 

                        7. 洛式硬度直接在表盤上顯示、也可以數字顯示,操作方便,快捷直觀,適用于大量生產中。 

                        布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然后查表或計算,操作較繁瑣。 

                        8. 在一定條件下, HB 與 HRC 可以查表互換。其心算公式可大概記為: 1HRC≈1/10HB 。 


                        硬度測定 

                        硬度試驗是機械性能試驗中簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關系。 

                        實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。 

                        另外 , 水中的鈣美含量也用硬度表示 . 我國規定的硬度是 :1L 水中含的鈣鹽 , 鎂鹽折合成 CaO 和 MgO 的總量相當于 10mgCaO( 將 MgO 也換算成 CaO) 時 , 其硬度是 1°. 

                        水的硬度是水質的重要指標 , 通常分為五類 : 

                        很軟水 軟水 中硬水 硬水 很硬水 

                        0° ~ 4° 4° ~ 8°8° ~ 16° 16° ~ 30° >30° 

                        1. 肖氏硬度 (HS)= 布式硬度 (BHN)/10+12 

                        2. 肖式硬度 (HS)= 洛式硬度 (HRC)+15 

                        3. 洛式硬度 (HRC)= 布式硬度 (BHN)/10-3 


                        硬度測定范圍 : 

                        HS<100

                        HB<500 

                        HRC<70 

                        HV<1300 

                         HL 里氏硬度 

                        里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術是由瑞士狄爾馬,里伯博士發明的,它是用一定質量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體,在一定力的作用下沖擊試件表面,然后反彈。由于材料硬度不同,撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料,當沖擊體上下運動時,其外圍線圈便感應出與速度成正比的電磁信號,再通過電子線路轉換成里氏硬度值。 

                        水的硬度 

                        水的硬度 :水中離子沉淀的能力,一般指水中 Ca2+ 、 Mg2+ 鹽類的含量。單位 mmol/L 或 mg/ 

                        包括:總硬度 碳酸鹽硬度 非碳酸鹽硬度 

                        碳酸鹽硬度 (暫時硬度) : 主要成分是鈣、鎂的酸式碳酸鹽,其次是鈣、鎂的碳酸鹽,由于這些鹽類一經加熱煮沸就會分解成為溶解度很小的碳酸鹽,硬度大部分可以除去。 

                        非碳酸鹽硬度:表示水中的鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等鹽類的含量,這些鹽類經加熱煮沸不會產生沉淀,使硬度不變化。 

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