硬度试验

End金属硬度试验方法End概述金属的硬度,是金属材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力,是衡量金属材料软硬程度的一种指标。由于硬度能灵敏地反映金属材料在化学成分、金相组织、热处理工艺及冷加工变形等方面的差异，因此硬度试验在生产、科研及工程上都得到广泛应用。硬度试验方法比较简单易行，试验时不必破坏工件，因此，很适用成批零件检测的现场检测。“硬度”本身是一个不确定的物理量，即对同一试样，用不同试验方法测定得硬度值完全不同，各种硬度表现的是在各自规定的试验条件下所反映的材料弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。硬度不是金属材料独立的力学性能，是人为规定的在某一特定试验条件下的一种性能指标。End按试验力状态可分为静态力和动态力硬度试验方法。静态力硬度试验方法GB/T231.1-2009金属布氏硬度试验方法GB/T4340.1-2009金属维氏硬度试验方法GB/T230.1-2009金属洛氏硬度试验方法GB/T18449-2001金属努氏硬度试验动态力硬度试验方法GB/17394-1998金属里氏硬度试验方法GB/T4341-2001金属肖氏硬度试验方法以上方法不仅在原理上有区别，而且就是在同一种方法中也还存在着试验力、压头和标尺的不同。在进行硬度试验时，应根据被测试样的特性来选择合适的硬度试验方法，保证试验结果具有代表性、准确性及相互可比性。End特点布氏硬度可测定软硬、厚薄不同的材料，具有较好的代表性和重复性。但对软硬、厚薄不同的材料需更换压头和试验力；工作效率较低；布氏硬度压痕较大，不宜在成品表面试验。维氏硬度主要适用检测各种表面热处理后的渗层和镀层的硬度以及较小、较薄试样的硬度。但工作效率较低，不适用大批量的常规检验；压痕小代表性差。洛氏硬度操作简便快捷，工作效率高，可用于成品或半成品检测。但代表性、重复性差，误差较大，不够准确。End特点里氏硬度主要适用于大件、组装件、形状复杂零件的现场硬度测试。检验效率高，测试快捷，读数方便；里氏硬度试验方法对产品表面损伤很轻，有时可作为无损检测；对各个方向；窄小空间及特殊部位硬度测试具有独特性。但影响试验的因素较多，数据的准确性较差，尤其是换算成其它硬度值时有较大的误差，因此最后换算的硬度值一般为近似值。EndGB/T231.1-2009金属布氏硬度试验第1部分：试验方法其特点是：用较大直径的球体压头可压出面积较大的压痕,测量值重复性、代表性好。其原理是：将一定直径的合金球施加规定的试验力压入试样表面，保持一定时间后卸除试验力,测量试样表面压痕直径用试验力除以压痕表面面积计算出硬度值，见公式：)(20.10222dDDDFπ布氏硬度End布氏硬度压痕相似原理F/D平方=常数End材料、布氏硬度F/D平方钢铸铁＜14010≥14030＜355铜及其合金35～13010＞13030＜352.5轻金属及其合金35～8010＞8010铅、锡1.25End试验方法1.试验温度2.试验力、压头的选择3.试验力的保持时间4.试样（表面粗糙度≤1.6μm，厚度≥8倍压痕深度）5.布氏硬度有效压痕（压痕中心距边缘距离≥2.5倍压痕直径，两相邻压痕间距≥3倍压痕直径）6.硬度计（校准、检定）7.布氏硬度压痕直径的测量8.布氏硬度试验结果的换算End试验条件的选择压痕有效范围：0.24～0.6DEnd布氏硬度计校准硬度计的示值重复性和示值误差标准块硬度HBW硬度计示值重复性的最大允许值mm硬度计示值误差的最大允许值%（相对H）0.030d±3125HBW≤2250.025d±2.52250.020d±2≤125End布氏硬度表示方法101HBW10/1000/30用直径10mm的硬质合金球在9.807KN试验力下保持30s测定的布氏硬度值为101285HBW10/3000用直径10mm的硬质合金球在29.421KN试验力下保持10s测定的布氏硬度值为285EndGB/T230.1-2009金属洛氏硬度试验方法试验原理洛氏硬度试验原理图洛氏硬度=N–h/s=100-h/0.02N：表盘满度100；h：残余压入深度，上图中“4”；s：标尺单位0.02End应用范围1）洛氏硬度试验2）表面洛氏硬度试验洛氏硬度标尺：A、B、C、D、E、F、G、H、K表面洛氏硬度标尺：N（15N、30N、45N）T（15T、30T、45T）常用洛氏硬度：HRC主要用于测定一般钢材、硬度较高的铸件、珠光体可锻铁、以及淬火＋回火的合金钢，是用途最广泛的洛氏硬度标尺。标尺范围：20～70。HRB常用于测定低碳钢、软金属、铜合金、铝合金及可锻铁等中、低硬度材料。标尺范围：20～100。End符号符号说明αRDF0F1FhSNHRA(C.DHRB(E.FHRN(T)金刚石圆锥角，∘金刚石圆锥体顶部曲率半径，mm钢球直径，mm初始试验力，N主试验力，N总试验力，N去除主试验力后，在初始试验力下的残余压痕的深度；mm给定标尺的单位，mm给定标尺的硬度值HRA(C.D)=100-h/0.002HRB(E.F.G.H.K)=130-h/0.002HRN(T)=100–h/0.001End试样•1)对洛氏硬度试样表面质量的要求Ra≤0.8μm•2)对洛氏硬度试样厚度的要求见附录B•3)曲面试样洛氏硬度值的修正见附录CEnd试验•1)试样的支承•2)试验力保持时间•a自动机型依据标准设置（4±2s）•b手动机型依据标准掌握•3）压痕间距•相邻压痕间距≥4倍压痕直径且≥2mm•压痕至试样边缘距离≥2.5倍压痕直径≥1mm•4）加初载•无冲击和震动•5）试验点•不少于4点,第1点不计6）数据修约至少修约至0.5HREnd洛氏硬度试验结果的表示1）标尺A.C.D：硬度值+HRA（C.D）；如：34.5HRA；25.0HRC……2）标尺B.E.F.G.H.K：硬度值+HRB(E.F.G.H.K)+S或W；如：79.0HRBS……3）标尺N.T：硬度值+HR+15(30或45总试验力值)+N(T)+S或W；如：40HR15NS……End洛氏硬度计的检验1)直接检验a试验力的校准(专业机构进行)b压头的检验(专业结构进行或自检)c洛氏硬度压痕深度测量装置的校准(专业结构进行)d试验循环时间的检验(专业结构进行或自检)•2)间接检验•a洛氏硬度计的示值允许误差•(依据GB/T230.2-2009使用标准块)•b洛氏硬度计的示值重复性•(依据GB/T230.2-2009使用标准块)EndGB/T4340.1-2009金属维氏硬度试验第1部分：试验方法原理是将顶部两相对面具有1360的正四棱锥体金刚石压头用试验力压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线的长度,单位面积所承受的试验力来计算硬度值。End符号符号说明单位α金刚石压头顶部两相对面夹角（1360）0F试验力ND两压痕对角线长度d1和d2的算术平均值mmHV维氏硬度＝常数×试验力/压痕表面积注：常数＝1/gn=1/9.80665≈0.102End维氏硬度试验方法分类名称试验力范围Kg维氏硬度5～100小负荷维氏硬度0.2～5显微维氏硬度＜0.2End试验方法要求1).试验力的选择2).试样的固定3).试验力保持时间（10～15s）4).压痕间距（钢铁铜件压痕距边缘距离≥2.5倍压痕长度，轻金属、锡、铅≥3。钢铁铜件两相邻压痕中心距≥3倍压痕长度，轻金属、锡、铅≥6）5).压痕对角线长度的测量（平均）6).维氏硬度值的比较7).数据修约（≥100，修约至整数；10≤硬度＞100，修约至1位小数；＜10，修约至2位小数）End表面粗糙度维氏硬度试样≤0.4μm小负荷维氏硬度试样≤0.2μm显微维氏硬度试样≤0.1μm试样和试验层厚度大于压痕对角线长度1.5倍End凸柱面、凸球面维氏硬度压痕分析End试验力与硬化层的厚度Ⅰ：压头作用于硬化层上，反映的是硬化层硬度。Ⅱ：压头穿过硬化层，一部分压入基体材料，反映的是硬化层硬度和基体硬度综合硬度值。Ⅲ：反映了与Ⅱ程度不同的综合硬度值。End正常情况下的压痕曲面上未打在曲面顶点的压痕End球面试验修正示例凸球面D=10mm试验力F＝98.07N压痕对角线平均值d＝0.230mm维氏硬度值＝0.1891×98.07/0.232=351HV10而d/D=0.023，用表B1求得修正系数=0.975故所测球体硬度＝351×0.975=342HV10注意夹角End维氏硬度的表示方法：500HV10表示在试验力98.07KN下保持10～15s测定的维氏硬度值为500。650HV10/20表示在试验力98.07KN下保持20s测定的维氏硬度值为650。EndGB/T17394-1998金属里氏硬度试验方法试验原理：里氏硬度试验的原理是使一个保持恒定能量的冲击体弹射到静止的试样上，测量回弹时存在于试样中的残余能量，这个残余能量用来表征硬度的高低。HL=1000vR/vA试验特点a.大型设备及金属构件硬度的测试b.检验效率高，测试快捷，读数方便c.里氏硬度试验方法对产品表面损伤很轻，有时可作为无损检测d.对各个方向，窄小空间及特殊部位硬度测试具有独特性End里氏硬度计结构图End6种不同的冲击装置D型冲击装置：属于通用型，大多数测试使用D型装置。DC型冲击装置：冲击装置很短，用于小空间内测量，如孔内、圆柱筒内等。D+15型冲击装置：头部非常细小，用于沟槽或凹表面的硬度测量。E型冲击装置：用人造金刚石作压头，测量极高硬度材料的硬度。C型冲击装置：冲击能量小用于表面层、薄壁件的测定。G型冲击装置：测量头加大，冲击能量较大，对表面质量要求较宽，用于大型铸件和锻件硬度的测定。End试样的要求表面粗糙度、曲面试样试样重量试样厚度、表面硬化层厚度End冲击装置类型试样表面粗糙度RaD、DC型G型C型≤1.6≤6.3≤0.4冲击装置类型表面曲率半径D、DC型G型≥30≥50试样表面粗糙度应符合下表:对于凹、凸圆柱或球面试样，其表面曲率半径应符合下表:End国产里氏硬度计对试样重量要求冲击装置类型试样重量Kg需耦合需稳定可直接D、DC、D+15GC0.05～2.00.5～5.00.02～0.52.0～5.05.0～15.00.5～1.55.015.01.5End本标准对耦合试样最小厚度及表面硬化层厚度规定如下冲击装置类型试样最小厚度D、DC型G型C型5101冲击装置类型表面硬化层深度D、DC型C型≥0.8≥0.2对于具有表面硬化层的试样，硬化层深度应符合下表End里氏硬度计技术参数主要技术参数冲击装置类型D，DCD+15GEC冲击体的质量g5.57.820.05.53.0冲击能量N·mm11.011.090.011.02.7冲击体球头直径mm3.03.05.03.03.0冲击体的球头顶端材质种类碳化钨球碳化钨球碳化钨球金刚石球头碳化钨球End里氏硬度计示值误差及重复性要求标准中规定，里氏硬度计的示值误差及重复性应不大于下表规定:冲击装置类型里氏硬度值示值误差重复性D型DC型G型C型490～830HLD490～830HLDC460～630HLG550～890HLC±12HLD±12HLDC±12HLG±12HLC12HLD12HLDC12HLG12HLCEnd试验操作1.硬度计2.试样。3.关于压痕间距的规定。冲击装置类型两压痕中心间距离，mm不小于压痕中心距试样边缘距离，mm不小于D型、DC型G型C型342584End不同冲击方向里氏硬度值的修正垂直向下水平450角垂直向上End里氏硬度的表示方法：500HLD表示用D型冲击装置测定的里氏硬度值为500。220HBHLD表示用D型冲击装置测定的里氏硬度值换算成布氏硬度值为220。End里氏硬度值与其他硬度值的换算1.硬度换算的要求2.换算表对比3.里氏硬度与其他硬度较准确换算关系的建立End里氏硬度值与其他硬