《金属加工基础》金属材料的力学性能（2）（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《金属加工基础》-讲义 1. 了解并掌握布氏硬度。 2. 了解并掌握洛氏硬度。 3. 了解并掌握维氏硬度。 知识点一 布氏硬度 1.硬度的定义和测定方法 1.1定义：金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。硬度又是一项综合力学性能指标，从金属表面的局部压痕可以反映出金属材料的强度和塑性。因此，在零件图上经常标注出各种硬度指标作为技术要求。硬度对于机械零件的耐磨性有直接影响，金属材料的硬度值愈高，其耐磨性亦愈高。 1.2硬度测定方法：硬度测定方法有压入法，划痕法、回弹高度法等，其中压入法的应用最为普遍。在压入法中根据载荷、压头和表示方法的不同，常将硬度分为布氏硬度(HBW)、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC)和维氏硬度（HV)三种。 2.布氏硬度的试验原理：用一定直径的硬质合金球，以匹配的试验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径d，然后根据压痕直径d计算其硬度值的方法。目前，金属材料布氏硬度试验方法执行GB/T231.1一2009标准，用符号HBW表示。本标准规定的布氏硬度值试验范围上限为650。 3.布氏硬度的标注方法：将测定的硬度值标注在符号HBW的前面。除了保持时间为10～15s的试验条件外，在其他条件下测得的硬度值，均应在符号HBW的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。例如，150HBW10/1000/30表示用压头直径为10mm的硬质合金球，在1000kgf试验力作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为150；又如，500HBW5/750表示用压头直径为5mm的硬质合金球，在750kgf试验力作用下，保持10～15s时测得的布氏硬度值为500。 ③布氏硬度试验的特点：试验时金属材料表面压痕大，能在较大范围内反映被测金属材料的平均硬度，测得的硬度值比较准确，数据稳定。但由于压痕较大，对金属表面的损伤较大，不宜测定太小或太薄的试样。布氏硬度试验主要用于测定原材料的硬度，如铸铁、非铁金属、经退火处理或正火处理的金属材料及其半成品。 1.下列零件可用布氏硬度HBW来测定硬度值的是( ) A.淬火轴 B.硬质合金刀片 C.铸铁底座 D.渗碳淬火齿轮 【答案】C 【解析】铸铁底座下列零件可用布氏硬度HBW来测定硬度值。 1.布氏硬度的符号是________，其试验范围上限为________。 【答案】HBW，650 【解析】布氏硬度用符号HBW表示，其试验范围上限为650。 2.布氏硬度试验中，常用的压头材料是________，压头直径通常为________mm或________mm。 【答案】硬质合金球，10，5 【解析】布氏硬度试验使用硬质合金球作为压头，常用直径为10 mm或5 mm。 3.150HBW10/1000/30表示用直径为________mm的压头，在________kgf试验力下，保持________s测得的布氏硬度值为150。 【答案】10，1000，30 【解析】布氏硬度标注方法中，数字依次表示压头直径、试验力和保持时间。 1.布氏硬度试验适用于测定薄片或小尺寸试样的硬度。（ ） 【答案】错误 【解析】布氏硬度试验压痕较大，不适合测定薄片或小尺寸试样。 2.布氏硬度试验的压痕直径越大，硬度值越高。 【答案】错误 【解析】压痕直径越大，硬度值越低，因为硬度值与压痕直径成反比。 3.布氏硬度试验可以准确反映金属材料的局部硬度。（ ） 【答案】错误 【解析】布氏硬度试验反映的是材料较大范围内的平均硬度，而非局部硬度。 · 硬度的定义：硬度是金属抵抗局部变形（如压痕或划痕）的能力，反映材料的软硬程度和综合力学性能，直接影响耐磨性。 · 硬度测定方法：常用压入法测定硬度，包括布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRA/HRB/HRC）和维氏硬度（HV）。 · 布氏硬度试验原理：用硬质合金球压入试样表面，测量压痕直径计算硬度值，执行标准GB/T231.1—2009，硬度范围上限为650HBW。 · 布氏硬度特点：压痕大，反映材料平均硬度，数据准确稳定，但损伤较大，适用于原材料及半成品硬度测定。 知识点二 洛氏硬度 1.洛氏硬度的试验原理：将锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的球（淬火钢球或硬质合金球）分两个步骤压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，测量在初试验力下的残余压痕深度，根据试样残余压痕深度增量来衡量试样硬度的大小。洛氏硬度试验就是用残余压痕深度增量来计算金属材料的硬度值，实际测量时可通过试验机的表盘直接读取被测金属材料的硬度值。洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用A、B、C三种标尺。 2.洛氏硬度的标注方法：根据GB/T231.1一2009规定，洛氏硬度数值写在符号HR的前面，HR后面写使用的标尺，如50HRC表示用“C”标尺测定的洛氏硬度值为50。 3.洛氏硬度试验的特点是：硬度试验压痕小，对试样表面损伤小，常用来直接检验成品或半成品零件的硬度，尤其是经过淬火处理的零件，常采用洛氏硬度计进行测试；另外，试验操作简便，可直接从试验机上读取硬度值。但是，由于压痕小，硬度值的准确性不如布氏硬度高，数据重复性差。因此，在测试时要选取不同位置的三点测出硬度值，将三点硬度的平均值作为被测金属材料的洛氏硬度值。 1.压入法检验成品或半成品的零件硬度，应采用的测定方法是（ ） A.维氏硬度 B.洛氏硬度 C.布氏硬度 D.莫氏硬度 【答案】B 【解析】压入法检验成品或半成品的零件硬度，应采用的测定方法是洛氏硬度. 1.洛氏硬度的符号是________，常用的标尺有________、________和________。 【答案】HR，HRA，HRB，HRC 【解析】洛氏硬度用符号HR表示，常用标尺为HRA、HRB和HRC。 2.洛氏硬度试验中，压头类型包括________和________。 【答案】金刚石圆锥体，硬质合金球 【解析】洛氏硬度试验使用金刚石圆锥体或硬质合金球作为压头。 3.洛氏硬度试验中，初试验力的作用是________，主试验力的作用是________。 【答案】消除表面不平整影响，产生塑性变形 【解析】初试验力用于消除表面不平整，主试验力用于产生塑性变形。 1.50HRC表示用________标尺测定的洛氏硬度值为________。 【答案】C，50 【解析】50HRC表示使用C标尺测定的洛氏硬度值为50。 2.洛氏硬度试验中，压痕深度增量越大，硬度值________。 【答案】越低 【解析】压痕深度增量与硬度值成反比，深度越大，硬度值越低。 3.洛氏硬度试验适用于测定薄片或小尺寸试样的硬度。（ ） 【答案】正确 【解析】洛氏硬度试验压痕小，适合测定薄片或小尺寸试样。 · 洛氏硬度试验原理：用金刚石圆锥或硬质合金球分两步压入试样表面，测量残余压痕深度增量计算硬度值，常用A、B、C三种标尺。 · 洛氏硬度标准方法：硬度值写在“HR”前，标尺写在“HR”后，如50HRC表示用C标尺测定的硬度值为50。 · 洛氏硬度试验特点：压痕小，损伤小，适合成品或半成品测试，操作简便但数据重复性差，需取三点平均值作为最终硬度值。 知识点三 维氏硬度 1.维氏硬度的试验原理：将相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石作为压头，在规定试验力F(49.03～980.7N)作用下，压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，用测微仪器测出压痕的对角线长度，算出两对角线长度d1和d2的算术平均值d后，查GB/T4340.4一2009硬度值表即可得出维氏硬度值。 2.维氏硬度的标注方法：维氏硬度的测量范围为5~1000。硬度数值写在符号HV的前面，实验条件写在符号HV的后面，如640HV30表示用294.2N试验力，保持10～15s时测得的维氏硬度值为640；又如，640HV30/20表示用294.2N试验力，保持20s时测得的维氏硬度值为640。 3维氏硬度试验的特点是：维氏硬度试验法适用范围宽，从很软的材料到很硬的材料都可以测量，尤其适用于零件表面层硬度的测试，如化学热处理的渗层硬度测量，其测量结果精确可靠。但测取维氏硬度值时，需要测量压痕的对角线长度，然后查表或计算，而且进行维氏硬度测试时，对试样表面的质量要求高，测量效率较低。因此，维氏硬度没有洛氏硬度使用方便。 1.某金属试样标有“640HV30/20”的字样，则下列说法正确的是（ ） A.维氏硬度值为640 B.用30N的试验力 C.试验保持20分钟 D.布氏硬度值为 【答案】A 【解析】640HV30/20表示用294.2N试验力，保持20s时测得的维氏硬度值为640 1.下列硬度值是用维氏硬度指标表示的是（ ） A.70HRA B.220HBS C.750HV D.65HRC 【答案】C 【解析】维氏硬度表示方法：HV，布氏硬度表示方法：HBW，洛氏硬度表示方法：HRA、HRB、HRC。 2.维氏硬度用符号______表示。 【答案】HV 【解析】维氏硬度是硬度的一种表示方式，其符号为HV。 3.维氏硬度计所用压头为两相对面夹角为______的金刚石正四棱锥体压头。 【答案】136° 【解析】维氏硬度计使用的压头具有特定的夹角，即136°，这是金刚石正四棱锥体的特征。 1.维氏硬度试验的试验力保持时间一般为______秒。 【答案】10~15 【解析】维氏硬度试验中，试验力的保持时间是一个重要的参数，通常为10~15秒。 2.维氏硬度值是通过测量压痕的______长度来计算的。 【答案】对角线 【解析】维氏硬度值的计算是基于压痕的对角线长度进行的。 3.维氏硬度试验适用于各种表面处理后的渗层或镀层的硬度及______工件。 【答案】较小较薄 【解析】维氏硬度试验具有广泛的适用性，特别适用于较小较薄的工件以及渗层或镀层的硬度测量。 · 维氏硬度试验原理：将相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石作为压头压入试样表面，用对角线长度计算硬度。 · 维氏硬度标注方法：硬度数值写在符号HV的前面，实验条件写在符号HV的后面，如640HV30表示用294.2N试验力 · 维氏硬度特点：维氏硬度试验法适用范围宽，测量结果精确可靠。对试样表面的质量要求高，测量效率较低。因此，维氏硬度没有洛氏硬度使用方便。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$