1.3金属的硬度 (课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

03 金属的硬度 任务三　金属的硬度 一、布氏硬度 1．试验原理 使用一定直径D 的碳化钨合金球作压头，以规定的试验力F 压入金属表面，经过规定的保持时间后卸除试验力，然后用刻度放大镜测量表面压痕直径，再计算硬度值，如图1-9 所示。 布氏硬度值是用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力来计算，用符号HBW 表示。计算公式为 从上式中可以看出，当试验力F 和压头球体直径D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径d 的大小有关。d 越小，布氏硬度值越大，硬度越高；反之，硬度越低。 2．布氏硬度的表示方法 布氏硬度用符号HBW 表示，符号之前的数字是硬度值，符号之后为试验条件，依次为：压头直径（mm）/ 试验力（kgf）/ 保持时间（s）。 3．优缺点及应用范围 布氏硬度的优点是试验力和压头直径都比较大，压痕面积也大，能反映出较大范围内金属材料的平均硬度，因此测定的硬度值比较准确，数据重复性强。 缺点是试验过程复杂，而且由于压痕面积大，对金属表面的损伤也较大，不宜测量表面质量要求严格的成品零件及较薄工件。 布氏硬度测量适用于铸铁、非铁金属及退火、正火、调质处理的钢材等。 任务三　金属的硬度 1．试验原理 洛氏硬度也是一种压入硬度试验，将锥角为120°的金刚石圆锥压头或直径为1.5875 mm（或3.175 mm）的碳化钨合金球形压头压入金属表面，以残余压痕深度确定其硬度值。 如图1-10 所示为HR-150A 型洛氏硬度计。试验时先后两次施加试验力。先加初试验力，再加主试验力，将压头压入金属表面，经规定保持时间后卸除主试验力，但仍保持初试验力，然后，从硬度计的表盘上直接读出硬度值。 任务三　金属的硬度 二、洛氏硬度 2．常用洛氏硬度标尺及表示方法 为了用一台硬度计测定不同金属材料的硬度，可采用不同的压头和总试验力组成15 种洛氏硬度标尺，常用的是A、B、C 三种，其中C 标尺应用最为广泛。 洛氏硬度表示方法：洛氏硬度用符号HR 表示，每一种标尺的符号在其后注明（HRC、HRBW、HRA），硬度值置于符号之前。例如，45HRC 表示用C 标尺测定的洛氏硬度值为45。 各种不同标尺下的洛氏硬度值不能直接比较，但可查阅专门换算表（见附录Ⅲ），换算成同一种标尺后进行比较。 任务三　金属的硬度 任务三　金属的硬度 三种洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围见表1-2。 3．优缺点及应用范围 洛氏硬度的优点是试验过程简单迅速，能直接从表盘上读出硬度值；压痕较小，可以测定成品及较薄工件；测量的硬度值范围大，可测量硬度从很软到很硬的各种金属材料。 缺点是由于压痕较小，测定的硬度值不够准确，数据重复性差，不宜测量表面质量差或组织不均匀的材料（如铸铁）。 任务三　金属的硬度 1．试验原理 维氏硬度的试验原理与布氏硬度基本相同，所不同的是其压头是一个相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，通过测量压痕对角线的长度来计算压痕面积和硬度值。 2．表示方法 维氏硬度符号为HV，其表示方法与布氏硬度基本相同。实际试验时也无须计算，硬度值可直接从表中查出。 维氏硬度试验所用的试验力可根据工件的大小、厚薄等条件进行选择，常用试验力在49.03 ～ 980.70 N 范围内变动。 任务三　金属的硬度 三、维氏硬度 3．优缺点及应用范围 维氏硬度因试验时所加的试验力较小，压入深度较浅，故可以测量较薄的材料，也可以测量渗碳、渗氮等表面硬化层的硬度，压痕轮廓清晰，数据准确性高。同时维氏硬度值具有连续性（10 ～ 1 000 HV），故可测量硬度从很软到很硬的各种金属材料；其缺点是测量压痕对角线的长度较烦琐，对工件表面质量要求也较高。 在比较多种材料的硬度时，以上三种硬度的硬度值是不能直接比较的，应换算成同一种硬度和标尺。硬度换算可查阅附录Ⅲ。 任务三　金属的硬度 任务三　金属的硬度 1．什么是硬度？各用什么符号表示？常用的硬度试验方法有哪三种？ 2．布氏硬度试验方法有哪些优缺点？说明其应用范围。 3．洛氏硬度试验方法有哪些优缺点？说明其应用范围。 4．有三种材料，硬度分别为475 HBW、512 HV、62 HRC，试比较这三种材料硬度的高低。 $