《企業(yè)后勤管理與工作設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《企業(yè)后勤管理與工作設(shè)計(jì)（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、材料的物理特性-硬度 硬度是指材料抵抗硬物體壓入其表面的能力，是一項(xiàng)重要的力學(xué)性能指標(biāo)。硬度值大小取決于材料的性質(zhì)、成分和顯微組織，一般材料的硬度越高，耐磨性和抗壓性越好。常見(jiàn)的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、邵氏硬度、回跳硬度（又稱肖氏硬度）和顯微硬度等。 硬度測(cè)試 硬度測(cè)試是指用一定的形狀和尺寸的較硬物體（壓頭）以一定壓力載荷接觸材料表面，當(dāng)載荷撤除后，通過(guò)測(cè)量物體表面存留的壓痕尺寸，即可得到被測(cè)材料在該測(cè)試條件下的硬度注。通常壓力載荷大于9.81N（1kgf）時(shí)測(cè)試的硬度叫宏觀硬度，壓力載荷小于9.81N（1kgf）時(shí)測(cè)試的硬度叫微觀硬度（又稱為顯微硬度）。宏觀硬度

2、常用于較大尺寸材料的硬度測(cè)試；微觀硬度常用于較小或較薄的材料的硬度測(cè)試。 根據(jù)測(cè)試方法的不同，硬度測(cè)試又可分靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩類，靜態(tài)法中常用的為布氏硬度﹑洛氏硬度、維氏硬度、邵氏硬度和顯微硬度測(cè)試，動(dòng)態(tài)法為回跳硬度測(cè)試。 注：硬度測(cè)試的方法很多，不同的測(cè)試方法得到的硬度值并不相同。即使測(cè)試方法相同，在不同的試驗(yàn)條件下，得到的硬度值也是不一樣的。因此，在表示和比較材料的硬度時(shí)，必須注意使用的測(cè)試方法以及試驗(yàn)條件。 l 布氏硬度（Brinell Hardness） 測(cè)試方法：以一定的載荷把一定大小的硬質(zhì)小球壓入被測(cè)材料表面，保持一段時(shí)間，除去載荷后，由負(fù)荷與壓痕面積的比值，求出材料的

3、布氏硬度值(HB)。 式中：P為載荷（Kg）；D為鋼球直徑（mm）；h為壓痕深度（mm）；d為壓痕直徑（mm）。 式中：P為載荷（Kgf）； D為鋼球直徑（mm）； h為壓痕深度（mm）； d為壓痕直徑（mm） 布氏硬度的測(cè)試方法有HBS和HBW兩種。壓頭為鋼球時(shí)用HBS，適用于布氏硬度值在450以下的材料；壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)用HBW，適用于布氏硬度值在650以下的材料。 符號(hào)HBS或HBW之前為硬度值，符號(hào)后面為試驗(yàn)條件，按以下順序用數(shù)值表示： 球體直徑D(mm)；試驗(yàn)力P(kgf)；試驗(yàn)力保持時(shí)間t（s），(t為10～15s不標(biāo)注)。當(dāng)試驗(yàn)條件為D=10

4、mm，P=3000kgf，t=10～15s，即標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，可略去不寫(xiě)。 例1：H=120HBS10/1000/30表示用直徑10mm的鋼球在1000kgf試驗(yàn)力作用下，保持30s測(cè)定的布氏硬度值為120。 例2：H=120HBS表示用直徑10mm鋼球在3000kgf試驗(yàn)力作用下，保持10～15s測(cè)試的布氏硬度值為120。 l 洛氏硬度（Rockwell Hardness） 測(cè)試方法：用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑1/16"(1.5875mm)、1/8"(3.175mm)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洛氏硬度值(HB) 注。 注：洛氏

5、硬度為一個(gè)數(shù)值，無(wú)單位， ?　　 式中， t為壓痕深度(mm)，t = h1-h2 圖1 圖2 圖3 圖1，壓頭在預(yù)載荷P0(98.1N)作用下壓入試件，深度為h0。 圖2，加主載荷P1后，壓頭在總載荷P= P0+ P1的作用下壓入試件的位置h1。 圖3，去除主載荷P1后，此時(shí)壓頭受主載荷P作用實(shí)際壓入的深度為t= h1- h0。 當(dāng)HB>450或者試樣過(guò)小時(shí)，通常采用洛氏硬度測(cè)試。根據(jù)被測(cè)量材料的硬度和厚度不同，可采用A、B、C……G、H、K等9種洛氏硬度標(biāo)尺。下表為各標(biāo)尺的壓頭類型和總試驗(yàn)力。 標(biāo)尺

6、壓頭 預(yù)壓力載荷P0/kgf 主壓力載荷 P1/kgf 總壓力載荷 P/kgf E取值 A 金剛石圓錐 10 50 60 100 B 1/16" 鋼珠 10 90 100 130 C 金剛石圓錐 10 140 150 100 D 金剛石圓錐 10 90 100 100 E 1/8"鋼珠 10 90 100 130 F 1/16"鋼珠 10 50 60 130 G 1/16"鋼珠 10 140 150 130 H 1/8"鋼珠 10 50 60 130 K 1/8"鋼珠 10 14

7、0 150 130 L 1/4"鋼珠 10 50 60 130 M 1/4"鋼珠 10 90 100 130 P 1/4"鋼珠 10 140 150 130 R 1/2"鋼珠 10 50 60 130 S 1/2"鋼珠 10 90 100 130 V 1/2"鋼珠 10 140 150 130 最常用的標(biāo)尺是A、B、C，用符號(hào)HRA、HRB、HRC表示。 例1：H=50HRC表示用C標(biāo)尺測(cè)試的洛氏硬度值為50。 被試材料越薄或所測(cè)表面硬層越薄，選用試驗(yàn)力越小的標(biāo)尺。 l 維氏硬度（Vickers Har

8、dness） 測(cè)量方法：用頂角為136°的金剛石方錐以100kg以內(nèi)的載荷壓入被測(cè)材料表面，保持一段時(shí)間后，除去載荷后，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，求出材料維氏硬度值（HV）。計(jì)算公式如下： 式中，HV：維氏硬度值，單位Kgf/mm2 P： 指定載荷(g) α：金剛石方形錐頂角，一般為136° d：壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度的算術(shù)平均值（mm） 式中： HV：維氏硬度值，單位Kgf/mm2 P： 指定載荷(g) α： 金剛石方形錐頂角，一般為136° d： 壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度的算術(shù)平均值（mm） HV后面的數(shù)字表示試驗(yàn)條件：(1)試驗(yàn)力P(kgf)；(

9、2)試驗(yàn)力保持時(shí)間t(10～15s不標(biāo)注)。 例1：H=680HV30表示用30kgf試驗(yàn)力，保持10～15s測(cè)試的維氏硬度值為680。 例2：H=620HV30/30表示用30kgf試驗(yàn)力，保持30s測(cè)試的維氏硬度值為620。 l 邵氏硬度（Shore Hardness） 　　例1：H=25HSA，25為邵氏硬度值，A為用A型硬度計(jì)所測(cè)。 　　例2：H=51HSD，51為邵氏硬度值，D為用D型硬度計(jì)所測(cè)。 測(cè)量方法：將一定形狀的壓頭，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)，壓頭尖端相對(duì)壓足平面有一定的伸出長(zhǎng)度L（如左圖）。以L值的大小來(lái)表征邵氏

10、硬度的大小，L值越大，表示邵氏 HA HD HRM 30 40 50 15 60 70 30 80 90 45 100 55 74 0 78 32 82 63 86 95 90 125 硬度越低，反之硬度越高。 根據(jù)壓頭類型的不同注：，邵氏硬度可以分為HA，HC，HD等。HA用于表征軟質(zhì)橡膠的硬度，HD用于表征半硬和硬質(zhì)橡膠的硬度，最為常用。邵氏硬度的測(cè)量值HA一般在30-95之間。當(dāng)HA大于90時(shí)，應(yīng)選用HD。右表簡(jiǎn)單的表示了HA，HD與HRM之間的關(guān)系。 例1：H

11、=25HA，25為邵氏硬度值，A為用A型硬度計(jì)所測(cè)。 例2：H=51HD，51為邵氏硬度值，D為用D型硬度計(jì)所測(cè)。 注：邵氏硬度的最大值為100，兩種常用的壓頭如下圖： 邵氏壓頭A 邵氏壓頭D l 回跳硬度（Scleroscope Hardness） 測(cè)量方法：用重量為1/12盎司力(約合0.0232牛頓)的帶有金剛石圓頭或鋼球的小錘﹐從一定高度h0自由下落到被測(cè)材料表面。因材料的彈性變形使其回跳到某高度h，用兩個(gè)高度的比值計(jì)算肖氏硬度值： HS=Kh/h0 式中，HS為肖氏

12、硬度，K為一個(gè)常數(shù)，與采用的測(cè)量?jī)x器有關(guān)。 l 顯微硬度（Microhardness） 顯微硬度主要用于測(cè)量其他硬度測(cè)試方法無(wú)法測(cè)試的小件材料、合金表面、金屬氧化層、夾雜、鍍層等的硬度。還可以進(jìn)行經(jīng)表面處理后金屬的硬化層（氮化層、滲碳層等）深度的測(cè)試與分析?；蛘呤怯脕?lái)測(cè)量各種顯微結(jié)構(gòu)的硬度。 顯微硬度所用的載荷很小，大致在100gf-500gf范圍，所用的壓頭有兩種：一種是維氏壓頭，和宏觀的維氏硬度壓頭—樣，只是在金剛石四方錐的制造上和測(cè)量上要更加嚴(yán)格；另一種是努氏壓頭(Knoop Indenter)，它是一菱形的金剛錐體。在縱向上錐體的頂角為，橫向上錐體的頂角為130°，壓痕的長(zhǎng)短

13、對(duì)角線長(zhǎng)度之比約7：1，壓痕的深度約為其長(zhǎng)度的1/30。 中國(guó)和歐洲各國(guó)采用維氏硬度，美國(guó)則采用努氏硬度。在相同的對(duì)角線長(zhǎng)度下(努氏壓痕以長(zhǎng)對(duì)角線計(jì))，努氏壓痕的深度與面積只有維氏壓痕的15%，適合測(cè)量薄層，例如電鍍層的硬度。而在測(cè)量脆性材料如玻璃，陶瓷的硬度時(shí)，在壓痕周圍不容易碎裂。 下表中是幾種常見(jiàn)硬度測(cè)試方法的比較： 布氏硬度 洛氏硬度 維氏硬度 邵氏硬度 回跳硬度 顯微硬度 壓頭類型 硬質(zhì)小球 鋼球/金剛石圓錐 頂角136o金剛石方錐 圓錐/圓臺(tái) 帶金剛石圓頭/鋼球的小錘 金剛石錐體 壓痕面積 大 小 較小 小 小

14、 壓力載荷 3000Kgf F0：10Kgf 5-100Kgf 不超過(guò)44.5N 0.0232N 1Kgf以內(nèi) 度量值 壓痕面積 壓入深度 壓痕面積 壓入深度 反彈高度 壓痕面積 硬度單位 Kgf/mm2 無(wú) Kgf/mm2 無(wú) 無(wú) MPa 測(cè)量精度 較高 較低 高 較低 高 測(cè)量對(duì)象 軟質(zhì)金屬 金屬及塑膠 各硬度金屬及成品檢測(cè) 用于測(cè)量橡膠等材料 大體積金屬零部件 合金表面，磨料等 優(yōu)點(diǎn) 測(cè)量精確，測(cè)量結(jié)果不受材料表面狀態(tài)的影響 測(cè)量范圍廣，不損傷表面，測(cè)試效率高 測(cè)量范圍廣，硬度統(tǒng)一，可測(cè)薄層材料，測(cè)量精確

15、 測(cè)量簡(jiǎn)便，速度快，壓痕小 （努氏）可測(cè)量其他方法無(wú)法測(cè)試的微小材料，壓痕小 缺點(diǎn) 破壞性測(cè)試，壓痕明顯，不適合測(cè)試硬度高、彈性大和薄層材料 結(jié)果不準(zhǔn)確，各類壓頭對(duì)應(yīng)硬度不統(tǒng)一，不適合測(cè)試薄層材料 生產(chǎn)效率較低，硬度數(shù)值的計(jì)算需要查表，較為繁瑣 精度較低，重復(fù)性差，硬度只能在彈性模量相同的材料之間進(jìn)行比較 測(cè)試方法較煩瑣 本文中提到的測(cè)試方法，參考標(biāo)準(zhǔn)如下： ASTM E10 金屬材料布氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法 Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials ASTM E18-200

16、3 金屬材料的洛氏硬度和洛氏表面硬度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法 Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials ASTM E92 金屬材料維氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法 Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials ASTM D 2240 橡膠特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法.邵氏硬度 Standard Test Method for Rubber Property—Dur

17、ometer Hardness ASTM E448-82(2002) 金屬材料的回跳硬度試驗(yàn) Standard Practice for Scleroscope Hardness Testing of Metallic Materials ASTM E384-89 材料顯微硬度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法 Standard Test Method for Microhardness of Materials[R] 附表：常見(jiàn)硬度的換算 布氏硬度(HB) 10mm 3000kgf 維 氏 硬 度 (HV) 洛氏硬度(HR) 肖 氏 硬 度 (HS

18、) 標(biāo)準(zhǔn)球 碳化鎢球 HRA 60kgf 金剛石圓錐 HRB 100kgf鋼球?1/16inch HRC 100kgf 金剛石圓錐 HRD 150kgf 金剛石圓錐 - - 940 85.6 - 68.0 76.9 97 - - 920 85.3 - 67.5 76.5 96 - - 900 85.0 - 67.0 76.1 95 - (767) 880 84.7 - 66.4 75.7 93 - (757) 860 84.4 - 65.9 75.3 92 ? ? ? ?

19、 ? ? ? ? - (745) 840 84.1 - 65.3 74.8 91 - (733) 820 83.8 - 64.7 74.3 90 - (722) 800 83.4 - 64.0 73.8 88 - (712) - - - - - - - (710) 780 83.0 - 63.3 73.3 87 - (698) 760 82.6 - 62.5 72.6 86 ? ? ? ? ? ? ? ? - (684) 740 82.2 - 61.8

20、72.1 - - (682) 737 82.2 - 61.7 72.0 84 - (670) 720 81.8 - 61.0 71.5 83 - (656) 700 81.3 - 60.1 70.8 - - (653) 697 81.2 - 60.0 70.7 81 ? ? ? ? ? ? ? ? - (647) 690 81.1 - 59.7 70.5 - - (638) 680 80.8 - 59.2 70.1 80 - 630 670 80.6 - 58.8 6

21、9.8 - - 627 667 80.5 - 58.7 69.7 79 ? ? ? ? ? ? ? ? - - 677 80.7 - 59.1 70.0 - - 601 640 79.8 - 57.3 68.7 77 - - 640 79.8 - 57.3 68.7 - - 578 615 79.1 - 56.0 67.7 75 ? ? ? ? ? ? ? ? - - 607 78.8 - 55.6 67.4 - - 555 591 78.4 - 54.

22、7 66.7 73 - - 579 78.0 - 54.0 66.1 - - 534 569 77.8 - 53.5 65.8 71 ? ? ? ? ? ? ? ? - - 533 77.1 - 52.5 65.0 - - 514 547 76.9 - 52.1 64.7 70 ? ? ? ? ? ? ? ? (495) - 539 76.7 - 51.6 64.3 - - - 530 76.4 - 51.1 63.9 - - 495 528 76.3

23、- 51.0 63.8 68 ? ? ? ? ? ? ? ? (477) - 516 75.9 - 50.3 63.2 - - - 508 75.6 - 49.6 62.7 - - 477 508 75.6 - 49.6 62.7 66 ? ? ? ? ? ? ? ? (461) - 495 75.1 - 48.8 61.9 - - - 491 74.9 - 48.5 61.7 - - 461 491 74.9 - 48.5 61.7 65 ? ? ?

24、? ? ? ? ? 444 - 474 74.3 - 47.2 61.0 - - - 472 74.2 - 47.1 60.8 - - 444 472 74.2 - 47.1 60.8 63 ? ? ? ? ? ? ? ? 429 429 455 73.4 - 45.7 59.7 61 415 415 440 72.8 - 44.5 58.8 59 401 401 425 72.0 - 43.1 57.8 58 388 388 410 71.4 - 41.8 5

25、6.8 56 375 375 396 70.6 - 40.4 55.7 54 ? ? ? ? ? ? ? ? 363 363 383 70.0 - 39.1 54.6 52 352 352 372 69.3 (110.0) 37.9 53.8 51 341 341 360 68.7 (109.0) 36.6 52.8 50 331 331 350 68.1 (108.5) 35.5 51.9 48 321 321 339 67.5 (108.0) 34.3 51.0 47 ?

26、? ? ? ? ? ? ? 311 311 328 66.9 (107.5) 33.1 50.0 46 302 302 319 66.3 (107.0) 32.1 49.3 45 293 293 309 65.7 (106.0) 30.9 48.3 43 285 285 301 65.3 (105.5) 29.9 47.6 - 277 277 292 64.6 (104.5) 28.8 46.7 41 ? ? ? ? ? ? ? ? 269 269 284 64.1 (104.

27、0) 27.6 45.9 40 262 262 276 63.6 (103.0) 26.6 45.0 39 255 255 269 63.0 (102.0) 25.4 44.2 38 248 248 261 62.5 (101.0) 24.2 43.2 37 241 241 253 61.8 100 22.8 42.0 36 ?? ? ? ? ? ? ? ? 235 235 247 61.4 99.0 21.7 41.4 35 229 229 241 60.8 98.2 20.5

28、 40.5 34 223 223 234 - 97.3 (18.8) - - 217 217 228 - 96.4 (17.5) - 33 212 212 222 - 95.5 (16.0) - - ? ? ? ? ? ? ? ? 207 207 218 - 94.6 (15.2) - 32 201 201 212 - 93.8 (13.8) - 31 197 197 207 - 92.8 (12.7) - 30 192 192 202 - 91.9 (11.5) -

29、 29 187 187 196 - 90.7 (10.0) - - ? ? ? ? ? ? ? ? 183 183 192 - 90.0 (9.0) - 28 179 179 188 - 89.0 (8.0) - 27 174 174 182 - 87.8 (6.4) - - 170 170 178 - 86.8 (5.4) - 26 167 167 175 - 86.0 (4.4) - - ? ? ? ? ? ? ? ? 163 163 171 - 85

30、.0 (3.3) - 25 156 156 163 - 82.9 (0.9) - - 149 149 156 - 80.8 - - 23 143 143 150 - 78.7 - - 22 137 137 143 - 76.4 - - 21 ? ? ? ? ? ? ? ? 131 131 137 - 74.0 - - - 126 126 132 - 72.0 - - 20 121 121 127 - 69.8 - - 19 116 116 122 - 67.6 - - 18 111 111 117 - 65.7 - - 15