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硬質(zhì)合金硬度的測試方法

硬度(Hardness或Stiffness)是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。普通硬質(zhì)合金的硬度一般為86~93HRA(相當于69~81HRC),較高的硬度,也使得合金廣泛應(yīng)用于刀具、礦山開采工具和模具等領(lǐng)域中。常見的硬度測試方法有以下幾種:

中鎢在線硬質(zhì)合金刀具圖片

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一、洛氏硬度

是美國的S.P.洛克韋爾于1919年提出的,記為HR。洛氏硬度所采用的壓頭是錐角為120°的金剛石圓錐或直徑為1/16英寸的鋼球,幷用壓痕深度作為標定硬度值的依據(jù)。測量時,總載荷分初載荷和主載荷兩次施加,初載荷一般選用10千克力,加至總載荷后卸去主載荷,并以這時的壓痕深度來衡量材料的硬度。HR=(k-h)/0.02,式中h表示塑性變形壓痕深度(毫米);k是規(guī)定的常量;分母中的0.002(毫米)是每洛氏硬度單位對應(yīng)的壓痕深度。

為了適應(yīng)極寬闊的測量范圍,可采用改變載荷和更換壓頭兩種辦法。不同的載荷和壓頭組成不同的洛氏硬度標尺,常用的標尺有A、B、C三種。標尺A用于鎢、硬質(zhì)合金及其他硬材料,還用于淬硬的薄鋼帶。

洛氏硬度試驗采用三種試驗力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應(yīng)于洛氏硬度的9個標尺。最常用標尺是HRC、HRA、HRB和HRF,其中HRC標尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。HRA標尺一般用于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。

由美國標準ASTME140可以獲得以下?lián)Q算關(guān)系:27HRA≈30HRB;60HRA≈100HRB≈20HRC;85.6HRA≈68HRC。

該方法特點:測量迅速簡便,效率高;試驗力小,壓痕?。豢蓽y定各種材料的硬度;可測定較薄工件的硬度;可測成品;測量精度低,需要多次測量取平均值。

中鎢在線硬質(zhì)合金球齒圖片

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二、布氏硬度

是瑞典工程師J.A.布里涅耳于1900年提出的,記為HB,適合測量灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料,適用于原料及半成品硬度測量。布氏硬度的測量方法是用規(guī)定大小的載荷,把鋼球壓入被測材料表面,持續(xù)規(guī)定的時間后卸載,用載荷值和壓痕面積(平方毫米)之比定義硬度值。例如,150HBW10/1000/30表示壓頭直徑為10mm的硬質(zhì)合金球,在1000kgf試驗力的作用下,保持30s時測得的布氏硬度值為150。

該方法特點: 試驗力大,壓痕大,準確性高;測量效率低;不宜測量太小或太薄的試樣;不宜測高硬度材料;不宜測成品。

三、維氏硬度

是英國史密斯和塞德蘭德于1925年提出的,記為HV,比布氏、洛氏硬度試驗測量范圍更寬,從較軟材料到超硬材料,幾乎涵蓋各種材料。

維氏硬度的測定原理基本上和布氏硬度相同,也是根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來計算硬度值。試驗時,在一定載荷的作用下,試樣表面上壓出一個四方錐形的壓痕,測量壓痕對角線長度,除以計算壓痕的表面積,載荷除以表面積的數(shù)值就是試樣的硬度值。

不同的測試方法有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學(xué)含義不同,所以相互不能直接換算,但可通過試驗加以對比。

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