1、硬度基本知识,田翠青 2009.11.17,目录,0简介 1布氏硬度 1.1布氏硬度原理 1.2布氏硬度表示方法 1.3布氏硬度优缺点 1.4布氏硬度计常见故障及解决方法 2洛氏硬度 2.1洛氏硬度原理 2.2洛氏硬度标尺 2.3洛氏硬度计优缺点 2.4洛氏硬度计检定时常见误差及处理方法 3维氏硬度 3.1维氏硬度原理 3.2维氏硬度试验力及表示方法 3.3维氏硬度优缺点 3.4维氏硬度计常见故障与解决方法 4小结,硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压入或刻划的能力，是衡量材料软硬程度的一种性能。硬度的测定常用压入法。把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。
2、根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。,0 简介,1 布氏硬度,1.1布氏硬度原理,试样厚度要求：对于软的材料，试样的厚度至少应为压痕深度的15倍；对于硬的材料，试样的厚度则至少为压痕深度的7倍。,1.2布氏硬度表示方法,除了采用压头直径D为10mm，试验力F为3000kgf（29421N），保持时间1015s的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号HBS的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。 120HBS10/1000/30：表示用10mm的钢球作压头，在1000kgf(9807N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值
3、为120。 500HBW5/750：表示用5mm的硬质钢球作压头，在750kgf(735N)的试验力作用下，保持时间为1015s后所测得的硬度值为500。,淬火钢球用于测定硬度HBS450的金属材料，如灰铸铁、有色金属以及退火、正火和调质处理的钢材等。 硬质合金球用于测定HBW650的金属材料。,1.3布氏硬度优缺点,优点： 1）硬度代表性好，测得的硬度值较准确；2）试验数据稳定，重现性好，精度高；3）布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。,缺点： 1）对金属表面的损伤较大；2）试验过程复杂、费时、误差较大。,1.4布氏硬度计常见故障及解决方法,1）载荷误差大或不稳定。2） 加荷速度不
4、能控制在规定的时间内。3） 测定的硬度值与标准硬度块示值不一致。,4） 硬度计反复加卸载荷。5） 硬度计载荷全部加上时停机。6） 按键开关按下，硬度计不动作，但有嗡嗡的电流声。,2 洛氏硬度,1在初始试验力F0下的压入深度h0； 2在总试验力F0+F1下的压入深度h1； 3去除主试验力F1后的弹性回复深度； 4残余压入深度e； 5试样表面； 6测量基准面； 7压头位置,2.1洛氏硬度原理,当压头为金刚石圆锥体时，HR=100-e 当压头为钢球时， HR=130-e注：每0.002mm的压痕深度为一个硬度单位,2.2洛氏硬度标尺,120金刚石圆锥,1.588mm钢球,3.175mm钢球,60kg
5、,100kg,150kg,试验力,压头类型,洛氏硬度试验条件,洛氏硬度标尺的选择,2.3洛氏硬度计优缺点,优点： 1）操作简单、测量迅速、工作效率高；2）压痕小，可直接测试成品工件；3）初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小；4）适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测；5）对测量操作的要求不高。,缺点： 由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。,2.4洛氏硬度计检定时常见误差及处理方法,1 人为误差 技术熟练程度 加荷速度及时间2 被测零件影响的因素 表面光洁度 表面盐渍、沙子 、氧化皮等 斜面（或
6、锥度）、球面及圆柱体零件,3 压头的影响 不符合技术要求有磨损 强度和硬度不够 4 载荷方面 初负荷 主负荷,5 硬度计安置不正 6 零件某一测试部位的表面与工作台接触不良，或支承点不稳固 7 周围环境的影响,3维氏硬度,3.1维氏硬度原理,3.2维氏硬度试验力及表示方法,维氏硬度试验的三种方法,推荐的维氏硬度试验力,维氏硬度表示方法：HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。标准的试验保持时间为1015S。如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。600HV30表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间1015S时得到的硬度值为600。600HV30/20表示采用294.
7、2N（30kg）的试验力，保持时间20S时得到的硬度值为600。,3.3维氏硬度优缺点,优点： 1）压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，精度很高，重复性也很好。2）测量范围宽广3）其硬度值与试验力的大小无关4）不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束，不存在压头变形问题。,缺点： 1）其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。2）要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，通常需要制作专门的试样，操作麻烦费时，通常只在实验室中使用。,3.4维氏硬度计常见故障与解决方法,1）加荷指示灯、测量显微镜灯不亮2）测量显微镜内浑浊，看不到或看不清压痕 3）压痕不在视场内或稍转动工作台，压痕位 置变化很大 4）检定时示值超差 5）加荷时有冲击现象,4小结,布氏硬度试验不适用于测定硬度较高的材料；洛氏硬度试验虽然可用于测定软材料和硬材料，但其硬度值不能进行比较；维氏硬度试验可以测量从软到硬的各种材料以及金属零件的表面硬度，并有连续一致的硬度标尺,附表,谢谢！,
