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硬度及其分類介紹，硬度計(jì)生產(chǎn)原理及作用
2014-08-05
硬度計(jì)是用于測(cè)量物體韌性的測(cè)試儀器，物體的軟硬程度能夠直接由硬度計(jì)獲取到精確的數(shù)據(jù)顯示。在物體硬度測(cè)量工作中提供了方便快捷的工具。通過(guò)了解硬度來(lái)了解硬度計(jì)的廣泛用途和正確使用，如下：
硬度是衡量材料軟硬程度的一個(gè)性能指標(biāo)。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(gè)簡(jiǎn)單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。硬度試驗(yàn)的方法較多，原理也不相同，測(cè)得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗(yàn)，即洛氏硬度(HRA/HRB/HRC)、布氏硬度(HB)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅(jiān)硬物體壓入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗(yàn)，其值代表金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮?。因此，硬度不是一個(gè)單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)。
硬度是衡量材料軟硬程度的一個(gè)性能指標(biāo)。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(gè)簡(jiǎn)單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。硬度試驗(yàn)的方法較多，原理也不相同，測(cè)得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗(yàn)，即洛氏硬度(HRA/HRB/HRC)、布氏硬度(HB)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅(jiān)硬物體壓入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗(yàn)，其值代表金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮?。因此，硬度不是一個(gè)單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)。
維氏硬度-HV
維氏硬度(HV)以120kg以內(nèi)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)。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測(cè)定。維氏硬度尚有小負(fù)荷維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷1.961～49.03N，它適用于較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測(cè)定;顯微維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷小于1.961N，適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測(cè)定。
肖氏硬度-HS
肖氏硬度試驗(yàn)是一種動(dòng)載試驗(yàn)法,其原理是將具有一定質(zhì)量的帶有金剛石或合金鋼球的重錘從一定高度落向試樣表面,根據(jù)重錘回跳的高度來(lái)表征測(cè)量硬度值大小。符號(hào)為HS。重錘回跳得越高,表面測(cè)量越硬。A90屬金剛鉆的硬度、D45屬淬火鋼的硬度。
布氏硬度(HB)是以一定大小的試驗(yàn)載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬表面，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測(cè)量被測(cè)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(shí)間，去載后，負(fù)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)。
洛氏硬度-HR
洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)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(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：
- HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料，如硬質(zhì)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，如鑄鐵
- 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
邵氏硬度-HA/HD
具有一定形狀的鋼制壓針﹐在試驗(yàn)力作用下垂直壓入試樣表面﹐當(dāng)壓足表面與試樣表面完全貼合時(shí)﹐壓針尖端面相對(duì)壓足平面有一定的伸出長(zhǎng)度L(即壓針扎進(jìn)被測(cè)物的深度)，以L值的大小來(lái)表征邵氏硬度的大小，L值越大﹐表示邵爾硬度越低﹐反之越高。我國(guó)在這方面標(biāo)準(zhǔn)采用HA和HD兩種，其中HA為較軟橡膠類硬度參數(shù)(采用35度錐角的壓針)，HD為較硬的橡膠或塑料硬度參數(shù)(采用30度錐角的壓針)。
計(jì)算公式為HA=100-L/0.025和HD=100-L/0.025。
需要指出，有的塑料硬度很高，如"賽鋼"(可做成齒輪等耐磨件)，并不適合于用邵氏硬度計(jì)來(lái)測(cè)硬度。
鉛筆硬度-6H/5H/4H/3H/2H/H/HB/B/2B/3B/4B/5B/6B
這是用于涂層硬度的檢測(cè)，為將一支鉛筆以45度夾在"小車"上，加載7.5牛頓力，讓其在涂層上滑動(dòng)，根據(jù)鉛筆的硬度和涂層上的劃痕來(lái)判斷涂層的硬度。
硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。
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