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金属材料的力学性能和硬度测定方法

时间:2021-09-07 15:26人气:编辑:钢铁之家
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  1.金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下表现出来的特性,如强度、塑性、硬度、冲击韧度等。 强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。以屈...

金属材料的力学性能和硬度测定方法

1.金属材料的力学性能

  金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下表现出来的特性,如强度、塑性、硬度、冲击韧度等。

  强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。以屈服强度σs和抗拉强度σb最为常用。

  塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力,常用延伸率(δ)和断面收缩率(ф)作为材料的塑性指标。

  冲击韧度是指材料抵抗冲击载荷的能力。金属材料韧性的好坏用冲击韧度值衡量。

  硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。工程上常用的有布氏硬度和洛氏硬度。

图1  布氏硬度试验原理图

(1) 布氏硬度 布氏硬度试验是用一定的载荷P,将直径为D的淬火钢球,在一定压力作用下,压入被测金属的表面(图1),保持一定的时间后卸去载荷,以载荷与压痕表面积的比值作为布氏硬度值,用HB表示。HB值愈大,材料愈硬。

  用布氏硬度试验测材料的硬度值,其测试数据比较准确,但不能测太薄的试样和硬度较高的材料。

(2) 洛氏硬度 洛氏硬度试验是用一定的载荷将顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压入被测试样表面,然后根据压痕的深度来确定它的硬度值。  

  用洛氏硬度计可以测量从软到硬的各种不同材料,这是因为它采用了不同的压头和载荷,组成各种不同的洛氏硬度标度,如HRA、HRB、HRC。

2.硬度测定方法

(1)布氏硬度测定方法。图2为HB-3000布氏硬度计。测定硬度时其基本操作和程序如下:

图2  HB-3000布氏硬度计

1—指示灯 2—压头 3—工作台 4—立柱 5—丝杠 6—手轮 7—载荷砝码 8—压紧螺钉 9—时间定位器 10—加载按钮

1)将试样平稳放在工作台上,转动手轮使工作台徐徐上升使试样与压头接触(应注意压头固定是否可靠),到手轮打滑为至,此时初载荷已加上。

2)按下加载按钮,加荷指示灯亮,自动加载并卸载指示灯灭。

3)逆时针转动手轮,使工作台下降,取下试样。

4)用读数放大镜测量压痕直径,测得压痕直径后从表中查出布氏硬度值。

(2)洛氏硬度测定方法。以HRC测试为例(图3a),它是采用顶角为 120°金刚石圆锥压头,总载荷为1500N。测试时先加预载荷100N,压头从起始位置0—0到1—1位置,压入试件深度为h1,后加总载荷1500N(实为主载荷1400N加上预载荷100N),压头位置为2一2,压入深度为h2,停留数秒后,将主载荷1400N卸除,保留预载荷100N。由于被测试件弹性变形恢复,压头略为提高,位置为 3—3,实际压入试件深度为h3,因此在主载荷作用下,压头压入试件的深度h= h3一 h1。为了便于从硬度计表盘上直接读出硬度值,一是规定表盘上每一小格相当于0.002mm压深,二是将HRC值用HRC=100一 的公式表示,从而符合人们的习惯概念,即材料越硬,硬度值(HRC)越高。洛氏硬度试验过程如图3b所示。

图3a  洛氏硬度测定原理昆明 钢材示意图

图3b  洛氏硬度测定过程

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