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為什么材料的硬度測試很重要?

作者:百檢網 時間:2022-05-24 來源:互聯網

  硬度測試適用于大量材料,250多年來,它一直是一種非常重要且經常使用的測試,目前可以使用多種測試方法來確定同一試樣的不同硬度值。硬度測試*常用的試驗是洛氏(Rockwell)、布氏(Brinell)、維氏(Vickers)和努氏(Knoop)硬度試驗。

  每項測試都是通過評估和確定對球體、圓錐體或四邊錐狀金剛石壓頭的穿透阻力來測量硬度的。每次測試都會確定壓頭在特定時間段內以預定載荷浸入材料的深度。

  雖然洛氏和布氏試驗主要適用于金屬和陶瓷,但也可以使用ISO塑料洛氏硬度試驗標準(ISO2039-2)。維氏硬度測試可用于測定金屬、某些陶瓷、聚合物甚至一些生物材料的硬度。努氏測試用于測量*薄材料和較軟材料(如油漆和鍍珠寶)的硬度。

  洛氏硬度試驗是*常用的硬度試驗方法。這是一種基于施加荷載和產生的壓痕深度凈增加的測量值。換句話說,當施加固定力(載荷)和壓頭已知時,材料越硬,壓痕越小。該方法用于測試所有金屬,不包括表面條件會出現過度變化的情況。

  洛氏確定壓頭上的力/載荷產生的永久壓痕深度,例如壓頭可以是特定直徑的碳化鎢球,也可以是120°角和0.2mm**半徑的球形金剛石尖錐,通常稱為“Brale壓頭”。壓頭和試驗載荷組合確定硬度標度,用字母A、B和C等表示。

  選擇合適的洛氏標尺時,一般的經驗法則是選擇能夠確定*大載荷和壓頭組合的標尺。這意味著需要考慮可能影響試驗結果的條件,且不超過預定義的操作條件。這些條件包括但不限于遵守所用洛氏硬度計的硬度范圍、壓痕深度*小厚度范圍內的試樣、靠近試樣邊緣的試驗壓痕或其他壓痕。在這些測試參數中,還應考慮圓柱形試樣。

  而布氏硬度是通過在特定載荷下將特定直徑的碳化鎢球體應用于材料表面,并由光學測量試驗后殘余壓痕的直徑來確定的。布氏硬度試驗通常用于測試結構*其粗糙的材料,或當表面過于粗糙無法使用其他測試方法(如鑄件和鍛件)測試的材料。

  布氏試驗通常使用直徑為10mm的壓頭施加非常高的試驗載荷(3000kgf),當樣品厚度不支持布氏硬度的較重載荷時,可以使用較輕的載荷/球徑組合。布氏硬度值的計算方法是將使用的載荷(單位為千克)除以壓痕的實際表面積(單位為平方毫米)。

  維氏和努氏硬度試驗方法,也稱為顯微硬度試驗方法,由于施加的載荷較輕,通常用于小零件、微觀結構、薄片、斷裂試驗、焊接熱影響區域或外殼深度工作。盡管維氏和努氏試驗完全不同于壓頭設計和測量壓痕的方式,但它們都采用了相同的試驗方法,并且經常使用相同的硬度計進行。

  它對于在廣泛的材料范圍內進行測試非常有用,但測試樣品必須盡可能地拋光,以便于測量以微米為單位的壓痕尺寸。盡管“宏觀”維氏載荷的范圍可達120kg或更大,但是通常努氏或維氏試驗的載荷非常輕,從1gm到1kgf不等。

  維氏試驗方法中的樣品表面承受由四邊錐體金剛石壓頭施加的預定義載荷。這提供了一個稱為停留時間的標準化時間長度。在顯微鏡下測量產生壓痕的對角線,然后確定維氏硬度值。

  努氏硬度測試不同于維氏硬度測試,兩個四邊形金剛石壓頭長度有所加長,并且僅應用拉長壓痕的尺寸來確定努氏硬度值。該設計的目的是通過所有類型的硬度測試,以*小的滲透量測試較軟材料的硬度。

  該測試用于*嚴格的質量控制應用,這包括檢查承受*端壓力的焊縫和制造操作中使用的重型機械。基本上,使用的試驗方法取決于材料類型和預期硬度。

  

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