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硬度计的原理使用方法和相关计算
◆简介
硬度计(Durometer)是测量物体硬度的仪器。
◆分类
按原理可以分为:里氏硬度计洛氏硬度计布氏硬度计邵氏硬度计肖氏硬度计巴氏硬度计、显微硬度计、摩氏硬度计、维氏硬度计等
按测量对象分为:水果硬度计、水泥硬度计等。
◆原理◆
其原理是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。
布氏硬度计原理:在直径为 D(mm)的淬火钢球上施加规定的载荷 P(公斤力),压入试样表面,保持一定时间后,卸除载荷。用压痕表面积 F 除所承受的平均压力 P,所得之商(公斤/毫米2)表示布氏硬度值,符号为HB。
里氏硬度计原理:用具有一定质量的冲击体在一定的试验力作用下冲击试样表面,测量冲击体距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度比值计算硬度。
          洛氏硬度计
数显洛氏硬度计(大屏幕液晶屏显)是机电一体化的硬度测试仪器.数显洛氏硬度计外观新颖,大屏幕显示,菜单式结构,采用微机控制,硬度值以数字直接显示.硬度测试结果可以直接打印输出,升降螺杆与旋轮间自动反馈锁合,外接RS232超级终端设置,可外接打印机,具有良好的可靠性,可操作性和直观性;除试台升降外,完全实现了自动化,消除了操作和读数误差.
数显洛氏硬度计还具有洛氏标尺的选择/塑料洛氏标尺的选择(可选配功能)/各硬度之间的硬度换算等功能.
数显洛氏硬度计适用于黑色金属、有色金属和非金属材料的硬度测定。
◆◆用途
1、布氏硬度计:主要是用于测未经淬火的钢材、铸铁、有色金属及质软的轴承合金材料,用HBW表示。
2、维氏硬度计:主要是用于测黑色金属、有色金属、硬质合金(如铝合金)及表面渗碳、渗氮层的硬度,用HV表示。
3、洛氏硬度计:用于各种钢材(含合金钢、不锈钢)硬度的测试。这是最重要的、最常用的一类硬度计。有以下洛氏硬度计、电动洛氏硬度计、数显洛氏硬度计、数显表面洛氏硬度、数显洛氏、表面洛氏硬度计。
4、布洛维硬度计即可以打布氏、维氏、洛氏三种硬度的硬度计。比较适合于开发、研究用。
5、邵氏硬度计邵氏硬度计是用来测量橡胶、泡沫、塑料等物质硬度的仪器,主要有HA和HD两种,前者为较软橡胶类硬度参数,后者为较硬的橡胶或塑料硬度参数。
7、铅笔硬度计:这是用于涂层硬度的检测,为将一支铅笔夹在“小车”上,让其在涂层上滑动,根据铅笔的硬度和涂层上的划痕来判断涂层的硬度。
8、里氏硬度计:这是一种能将各种硬度值进行换算的较小型的硬度计。主要用于对金属材料的测试,特别是对较大型的工件。
◆◆使用方法◆◆
1.根据试件材料选择合适的压头和载荷
2.加预载。
3.加主载并保持一定的时间。
4.卸载。
5.将试样取下,用带刻度的低倍放大镜测压痕直径d。
6.查《压痕直径与布氏硬度对照表》得到布氏硬度值。
◆◆相关计算
实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度(HB)
布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
洛氏硬度(HR)
当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:
HRA:是采用60kg载荷和金刚石压头押入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
HRC:是采用150kg载荷和金刚石压头押入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
计算公式:HR=(K-H)/C
上述公式中,K为常数,金刚石压头时K=0.2MM,淬火钢球压头时K=0.26MM;H为主载菏解除后试件的压痕深度;C也为常数,一般情况下C=0.002MM。
HRC表示试验载荷1471.1N(150KG-F)使用顶角为120度的金刚石圆锥头试压。
比如HRC60,即代表在试验载荷为1471.1N、使用顶角为120度的金刚石圆锥压头时,被试材料的压痕深度为0.08MM。
维氏硬度(HV)
以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度HV值(kgf/mm2)。 计算公式是1.8544乘以载荷再除以压痕对角线的平方值。
HK=139.54?P/L2。式中:HK-努氏硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑对角线长度,mm。我国和欧洲各国采用维氏硬度,美国则采用努普硬度。兆帕(MPa)是显微硬度的法定计量单位,而kg/mm2是以前常用的硬度计算单位。它们之间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa。
韦氏硬度计(HW)
公式:HW=20-L/0.01,其中L为压入试样的深度,适用于铝合金硬度的现场快速方便的无损检测和质量控制。
里氏硬度
公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/VA(冲击速度)。
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