关于金属的硬度测试方法及特点先容

如ASTM E-18中所定义的洛氏试验方法是很常用的。罗克韦尔测试通常比其他类型的硬度测试方法更容易实行,更准确。罗克韦尔测试方法适用于所有金属,除非测试金属结构或表面条件会引入太多变化;压痕对于应用来说太大了;或样品大小或样品形状禁止使用的样品。

罗克韦尔方法测量由压头上的力/载荷产生的永久压痕深度。首先,使用金刚石压头将初步测试力(通常称为预载荷或次要载荷)施加到样品上。此载荷表示零点或参考位置,它突破表面以减少表面光洁度的影响。

在预加载之后,应用额外的负载,调用主负载,以达到所需的总测试负载。该力保持预定的时间量(停留时间)以允许弹性恢复。然后释放该主要载荷并且相对于从预载荷导出的位置测量很终位置,预载荷值与主载荷值之间的压痕深度方差。该距离转换为硬度值。

布氏试验方法在ASTM E10中定义。很常见的是,它用于测试结构太粗糙或表面太粗糙而无法使用其他测试方法(例如铸件和锻件)进行测试的材料。布氏测试通常使用非常高的测试载荷(3000kgf)??和10mm宽的压头,使得所得的压痕平均大部分表面和亚表面不一致。

布氏方法将预定的试验载荷(F)施加到固定直径(D)的碳化物球上,该碳化物球保持预定的时间段然后被移除。在至少两个直径上测量得到的印象 - 通常彼此成直角,这些结果取平均值(d)。然后使用图表将平均直径测量值转换为布氏硬度值。试验力范围为500至3000 kgf。

通常,用布氏硬度试验机进行压痕,然后用专门设计的布氏显微镜或光学系统在第二步中测量压痕直径。使用布氏硬度公式或基于公式的转换图将得到的测量结果转换为布氏硬度值。

球压头直径范围为10mm至1mm。通常,较低负载和球直径用于方便的“组合”测试仪,如罗克韦尔单元,具有较小的负载能力。

维氏试验方法,也称为显微,主要用于小零件,薄壁或表面深度加工。维氏方法基于光学测量系统。显微硬度测试程序ASTM E-384规定了一系列轻载荷,使用金刚石压头进行压痕测量并将其转换为硬度值。

只要仔细准备测试样品,它对于测试多种材料非常有用。方形底座金字塔形钻石用于维氏标尺测试。通常情况下,负载非常轻,从几克到一公斤或几公斤不等,但“宏”维氏硬度负载可达30公斤或更多。显微硬度方法用于测试金属,陶瓷,复合材料 - 几乎任何类型的材料。

由于维氏测试中的测试压痕非常小,因此适用于各种应用:测试非常薄的材料,如箔或测量零件表面,小部件或小面积,测量单个微结构,或测量深度通过切割零件并制作一系列压痕来描述硬度变化的轮廓来进行表面硬化。

努氏测试方法,也称为显微硬度测试方法,主要用于小部件,薄部件或表面深度工作。维氏方法基于光学测量系统。显微硬度测试程序ASTM E-384规定了一系列轻载荷,使用金刚石压头进行压痕测量并将其转换为硬度值。

只要仔细准备测试样品,它对于测试多种材料非常有用。金字塔形钻石用于Knoop规模的测试。该压头与维氏试验中使用的金字塔压头不同。努氏压头的形状更加细长或矩形。

当压痕紧密间隔或非常靠近样品边缘时,通常使用努普法。 Knoop压痕的宽度可以为测量提供更高的分辨率,压痕也不那么深。因此,它可以用在非常薄的材料上。

在努氏测试中,将预定的测试力与金字塔形的金刚石压头一起施加指定的停留时间段。在努氏测试中使用的压头是金字塔形的,但比维氏测试中使用的压头更长。在此停留期后,移除力。与Vickers测试不同,其中测量和平均垂直轴和水平轴上的压痕长度,Knoop方法仅使用长轴。然后使用图表将该测量值转换为努普硬度值。

由于Knoop测试中的测试压痕非常小,因此它适用于各种应用,例如测试非常薄的材料(如箔)或测量零件表面,小部件或小区域,测量单个微结构或测量深度通过切割零件并制作一系列压痕来描述硬度变化的轮廓来进行表面硬化。

表面深度是试样上硬化层的厚度。表面硬化改善了动态和/或热应力下零件的耐磨性和疲劳强度。硬化钢部件通常用于需要高耐磨性和强度的旋转应用中。表面硬化的特征主要取决于表面硬度,有效硬度深度和残余应力的深度分布。齿轮和发动机部件是使用硬化的示例。

表面深度测试通常涉及从样品边缘向中心进行一系列硬度印模。将硬度进展绘制在曲线图上,并计算从表面到硬度极限(HL)的距离。
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