种度 第四章 材抖的硬度 anc 课 材料科学与工程学院王泓主编
第四章 材料的硬度
种度 41前言 古时,利用园体互相划米区分材料的硬 硬度仍用来表示材的奂硬程废。 硬废值大小取决于材的性质,成分和显巖 组积,测望方居和条件不符合统一标准就不 能反欣实硬度。 目前还育统一而碲如的关子硬度的物望定 义 硬废定绠,道成帕表面掇赁小,基孕上 属子“无掇”捡测的芭畴。 课 测定硬的方居很多,要有丕入的,回跳 居和测划居三大类。 材料科学与工程学院王泓主编
4.1 前言 • 古时，利用固体互相刻划来区分材料的软硬 • 硬度仍用来表示材料的软硬程度。 • 硬度值大小取决于材料的性质、成分和显微 组织，测量方法和条件不符合统一标准就不 能反映真实硬度。 • 目前还没有统一而确切的关于硬度的物理定 义。 • 硬度测定简便，造成的表面损伤小，基本上 属于“无损”检测的范畴。 • 测定硬度的方法很多，主要有压入法，回跳 法和刻划法三大类
种度 4布氏硬废 压入居硬威氏硬度、洛氏硬和癢氏 硬度.表征村表面抵抗外物压人时利起塑 世变形的能力。 4E1布氏硬废定的原埋和方 压力将碎火钢球戌硬质合金球压头压入 网试样表面,持规定帕射间后除压力, 试件表面留下压懷,单住压展表面积上所m 课承受的平均压力即定义扬布氏硬质f 材料科学与工程学院王泓主编
4.2 布氏硬度 压入法硬度:氏硬度、洛氏硬度和维氏 硬度,表征材料表面抵抗外物压人时引起塑 性变形的能力。 4.2.1 布氏硬度测定的原理和方法 压力将淬火钢球或硬质合金球压头压入 试样表面，保持规定的时间后卸除压力， 试件表面留下压痕，单位压痕表面积上所 承受的平均压力即定义为布氏硬度值
种度 2 d anc 课 图1-36压寝深度t和压痕 直径d的关系 材料科学与工程学院王泓主编
种度 施加压屈头廈奁D压展(度绒或直侄 计算出布氐硬成值,单位为的mm(一般不 标注/。 HB=P= P 2p A Dh D(D-√D2-d2) 14-1 公式表嵋,岁压力和压头廈侄一定时,压 展应奁越大,布氏硬度值越侃,即交形抗 力越小;反之,布氏硬度值越高。 POLYTCHA 课 材料科学与工程学院王泓主编
• 施加压力P,压头直径D, 压痕深度h或直径d, 计算出布氏硬度值，单位为kgf/mm 2（一般不 标注）。 （4-1） • 公式表明，当压力和压头直径一定时，压 痕直径越大，布氏硬度值越低，即变形抗 力越小；反之，布氏硬度值越高。 ( ) 2 2 2 D D D d p Dh p A p HB − − = = =
种度 由于不同材料的硬废不同,试件的原度 不同,恻定市氏硬废时需述用不同廈奁的 头和压和。要在同一材料上测得相同的 布氏硬度,或在不同的材料上趔得的硬度 可以相互比辍,压展的形状必须几何相丝 压入唐应相等。 布氏硬度相同时,要保证压入角相等 A则22为卡数。 课 园标2报据材料的种类及市氏硬 度芭,规定了种加值,见表41 材料科学与工程学院王泓主编
由于不同材料的硬度不同，试件的厚度 不同，测定布氏硬度时需选用不同直径的 压头和压力。要在同一材料上测得相同的 布氏硬度，或在不同的材料上测得的硬度 可以相互比较，压痕的形状必须几何相似， 压入角应相等。 布氏硬度相同时，要保证压入角相等， 则P/D2应为常数。 国标GB231-84根据材料的种类及布氏硬 度范围，规定了7种P/D2之值，见表4-1
种度 瓜头夏侄遂定 试件的厚度应大于压展度的的俗。尽可能 连用大夏奁的压头。根据材料及其硬庶范國 水蔗表41拌2如 训试加载压力月试件表面垂廈,均力平稳 无冲去。 压力作用下的祭持时间有规定,对黑色金属 应为和秒,有色金属形秒,对<为的材 料为6秒压展直在尔在2-2艺E 课 数。 材料科学与工程学院王泓主编
• 压头直径选定: • 试件的厚度应大于压痕深度的10倍。尽可能 选用大直径的压头。根据材料及其硬度范围， 参照表4-1选择P/D2 。 • 测试加载压力与试件表面垂直，均匀平稳， 无冲击。 • 压力作用下的保持时间有规定，对黑色金属 应为10秒，有色金属为30秒，对HB＜35的材 料为60秒。压痕直径d不在0.25 –0.6 D 范围无 效
种度 符弓表示:瓜头历淬火綱破,S压头尚硬 质合金破, 835或之前的数字表示硬麽值,其后的数 字依次历压头,压力和解持时间。 例:如851532/列0表示用m侄淬火匆 球,和压死8%,保持形,得的市氏硬废值 为28 55/,表示用硬质合金破,压头应轻 课 5m,和压的B,保持和1秒你持时间西b 不和标,得布氏硬度值死2 材料科学与工程学院王泓主编
•符号表示：压头为淬火钢球，HBS；压头为硬 质合金球，HBW •HBS或HBW之前的数字表示硬度值，其后的数 字依次为压头直径、压力和保持时间。 •例：150HBSl0／3000／30表示用10mm直径淬火钢 球，加压3000kgf，保持30s，测得的布氏硬度值 为150； •500HBW5／750，表示用硬质合金球，压头直轻 5mm，加压750kgf，保持10-15秒(保持时间为10-15， 不加标注)，测得布氏硬度值为500
种度 4E2市氏硬度的持点和适用范园 压痕面积大,能反欣出辍大范材各组 成相综合平性能,不受个别相和a不 的力性的影响。市氏硬废分散性小,重亥性 好 适合于测定搬大晶控或搬大组成相的村抖的 A硬威,录铸我和瘤承合金芋。 anc 课 材料科学与工程学院王泓主编
4.2.2 布氏硬度的特点和适用范围 • 压痕面积大，能反映出较大范围内材料各组 成相的综合平均性能，不受个别相和微区不 均匀性的影响。布氏硬度分散性小，重复性 好 • 适合于测定粗大晶粒或粗大组成相的材料的 硬度，象灰铸铁和轴承合金等
种度 试验证明,在一定帕条件下,市氏硬度与 花拔强度存在如下的经验关系 0=4-.5 式中场经验省数,随材料不同而异。表 42列出了节见金属材料帕拢拉度与形的 比例数 °压浪辍大,不宜在实际零件表面,尊壁件 表面硬化层上测定市氏硬度。 淬火匆球作兴,测定弼<仰的材料的 硬度 课 ·硬质合金球作压头,诩定帕硬反了 anc 252 材料科学与工程学院王泓主编
•试验证明，在一定的条件下，布氏硬度与 抗拉强度存在如下的经验关系 σb=k HB (4-3) •式中k为经验常数，随材料不同而异。表 4-2列出了常见金属材料的抗拉强度与HB的 比例常数。 •压痕较大，不宜在实际零件表面、薄壁件、 表面硬化层上测定布氏硬度。 •淬火钢球作压头，测定HB＜450的材料的 硬度； •硬质合金球作压头，测定的硬度可达 650HB．