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耐磨材料硬度常用的几种表示方法

2015-6-29 16:04:37      点击:
耐磨材料的性能标准最主要的是硬度,耐磨材料的硬度表示方法很多,常用的有布氏、洛氏、维氏和肖氏4种测试方法。洛氏硬度用于检测高硬度材料,

图(1)维氏硬度计,专用于我公司陶瓷涂层
维氏硬度用于检测薄层材料,布氏硬度用于检測硬度较低的耐磨产品,如高锰钢等,而肖氏硬度则主要用于测试辊类耐磨产品, 如轧辊、磨辊等。
布氏硬度在布氏硬度计上检测。测试时在直径为D的淬火钢球上施加压力p, 使钢球压人被测金属表面并留下压痕,载荷与压痕面积之比称为布氏硬度HBW。 测试硬度时,只要材料具有足够的尺寸,应尽量采用29421N(3000kgf)和10mm球的试验条件。然而耐磨产品尺寸通常都比较大,无法直接在布氏硬度计上测试, 常用的办法是在耐磨产品上截取一块样品,经适当加工后在布氏硬度计上测试。在 少数要求不高的场合,也可用简易便携式布氏硬度计或锤击式布氏硬度计测试。但 是,这些仪器误差太大,技术指标中给出的误差是±8%,实际应用中的误差常常 超过±10%,只能给出一个粗略的结果。布氏硬度的主要优点是压痕的面积大,测 定的数据准确可靠,多用于钢铁等材料的检测。
图(2)洛氏硬度试验的原理与测试过程示意图
洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002mm作为一个硬 度单位。当硬度≥450HBW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。它是用一个顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.59mm、3.18mm的钢 球,在一定载荷下压人被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。
维氏硬度适用于显微镜分析,以1177N(120kgf)以内的载荷和顶角为136°的 金刚石方形锥压人材料表面,试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。维氏硬 度计按试验力大小的不同,细分为维氏硬度试验、小负荷维氏硬度试验和显微维氏 硬度试验三种试验。维氏硬度试验最大的优点在于其硬度值与试验力的大小无关, 只要是硬度均匀的材料,可以任意选择试验力,其硬度值不变。这就相当于在一个 很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。这一点又比洛氏硬度试验来得优越。在 中、低硬度值范围内,在同一均匀材料上,维氏硬度试验和布氏硬度试验结果会得 到近似的硬度值。维氏硬度计试验的试验力可以小到0.098 N(10gf),压痕非常 小,特别适合测试薄小材料。维氏硬度计试验的缺点是效率低,要求较高的试验技 术,对于试样表面的表面质量要求较髙,通常需要制作专门的试样,操作麻烦费 时,通常只在实验室中使用:
肖氏硬度的测量原理是利用一个金刚石或钢制的小锤,令其在一定的髙度落到 式件表面上,根据回跳的高度测定硬度。该法的优点是仪器轻巧、测试方便、不损伤精加工后的金属表面,多用于现场测试耐磨工件硬度。肖氏硬度的缺点是检测的 精度差,不能用于检测不同种类材料的对比。例如,检测橡胶的硬度时,由于被测 物体的弹性好,橡胶的肖氏硬度甚至高于铸铁产品。
近年来,里氏硬度计因测试快速、方便而被广泛应用。它的工作原理也是检测 回跳硬度,与肖氏硬度计不同的是利用弹簧推动的探针的回跳量测得原始数据,再 经仪器内的电脑按设定的要求,显示布氏、洛式、维氏和肖氏等多种硬度值。但是 里氏硬度计采用的是动态硬度测试原理,影响仪器准确性的因素较多,对材料表面 质量的要求也很高,硬度值转换的误差也较大。因此,其精度尽管常常高于简易便 携式布氏硬度计和锤击式布氏硬度计,但还是远低于常规的布氏和洛氏硬度计。
我公司生产的高铬金属耐磨材料是以洛氏来表氏,一般硬度可以达到HRC60,而高分子聚合物陶瓷涂层则选用肖式来表示。

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