材料系暑期实训答辩--硬度测试

1、硬度测试硬度测试 硬度硬度： 金属材料抵抗局部变形,特别是抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力。也是衡量金属软硬程度的判据。硬度值不仅与材料的弹性极限、弹性模量、屈服极限、脆性、乃至于材料结晶状态、原子间键结合力和原子结构等都有关系,。 硬度测定的特点是不损坏工件、操作方便、迅速、效率高。 硬度测试方法分类硬度测试方法分类静压入试验静压入试验划痕试验划痕试验犁槽试验犁槽试验回跳试验回跳试验 阻尼试验阻尼试验 磨损试验磨损试验冲蚀试验冲蚀试验主要内容主要内容1、硬度的特点及应用2、布氏硬度测试3、维氏硬度测试法4、显微硬度测试法硬度测试的特点及应用硬度测试的特点及应用l试样制备简单，可在各种不同尺寸的

2、试样上进行试验，试验后试样基本不受破坏；l设备简便，操作方便，测量速度快；l测量范围大:可大可小、可软可硬各种金属件都可做硬度试验；l硬度与强度之间有近似的换算关系，根据测出的硬度值就可以粗略地估算强度极限值l测定材料的硬度,定性分析材料的组织、性能;l定性分析夹杂物性质, 组成相的性质等。静压入硬度试验静压入硬度试验定义：抵抗永久压痕的能力。原理：在一定的时间间隔里，将硬质压头压入所要 测试的金属表面，然后测量压痕的深度 或大小。优点：材料的硬度和其他物理特性之间存在着某种 关系，是一种非破坏性试验。布氏硬度试验布氏硬度试验测量原理：选择一定的载荷P，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一

3、定时间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d，计算出压痕面积，算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号HB表示。222()PPHBDhD DDd式中：D钢球直径（mm） h压痕深度（mm）布氏硬度的计算公式为布氏硬度的计算公式为布氏硬度测定的优缺点布氏硬度测定的优缺点优点：因压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值;因压痕面积较大,测值较准确,测量误差较小;而不受个别组成相及微小不均匀度的影响试验数据稳定，数据重复性强缺点：其压头为淬火钢球。由于钢球本身的变形问题，致使不难试验太硬的材料。试验过程较为复杂，不能由硬度计上直接读数。由于压

4、痕较大，成品检验有困难，只宜测半成品;不宜测太薄，太软、太硬的材料；对不同材料和厚度的试样需更换压头和试验力，测压痕直径费时，还得查表，所以效率低。维氏硬度试验维氏硬度试验维氏硬度测定原理基本上和布氏硬度相同，也是根据单位压痕陷凹面积上所受的载荷，即应力值作为硬度值的计量指标。所不同的是维氏硬度采用了锥面夹角为136的金刚石四方角锥体。这时由于压入角恒定不变，使得载荷改变时，压痕的几何形状相似。因此，在维氏硬度试验中，载荷可以任意选择，而所得硬度值相同这是维氏硬度试验最主要的特点，也是最大的优点。图4 维氏金刚石棱锥压头 维氏硬度计原理维氏硬度计原理采用正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入

5、试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度。试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。维氏硬度值按式计算：HV =常数试验力/压痕表面积0.1891 Fd2 式中：HV维氏硬度符号； F试验力，N； d压痕两对角线d1、d2的算术平均值，mm实用中是根据对角线长度d通过查表得到维氏硬度值。对试样的要求：要求试样经过抛光，试样硬度至少是压痕深度的10倍或者不小于压痕对角线的1.5倍，在满足这个条件的情况下尽可能选用较大载荷，可减少测量误差。维氏硬度试验的优缺点维氏硬度试验的优缺点优点可测定从极软到极硬各种金属材料的硬度,且不同载荷下的维氏硬度值可以进行比较。维氏硬度值测量精确可靠，在材料科学研究中被广泛应用。缺点 维氏硬度需测量对角线的长度，然后通过计算或查表才能得到硬度值。测量过程繁琐，工作效率低。在测量过程中，采用计算机控制测量过程，采集和处理数据，可能克服上述缺点并大大提高工作效率。硬度的应用举例硬度的应用举例硬度与屈服极限的关系: 对于多晶体的塑性材料 0.3HV. 研究摩擦磨损引起的表面性质的变化 表面涂层的性能 涂层厚度测量 材料晶粒内部的机械性能的变化 研究材料的各向异性 作为半导体材料高纯度和均匀度的标准 医学上的应用: 鉴别牙