材料性能学复件hardness

1、1-1课题二材料的硬度1-2教学重点硬度指标的表示方法和实际应用。教学难点布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度本课题重点与难点1-31. WHAT IS HARDNESSIn mineralogy the property of matter commonly described as the resistance of a substance to being scratched by another substance. In metallurgy hardness is defined as the ability of a material to resist plastic deformat

2、ion. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能,材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度 按加载方式基本上可分压入法和刻划法，在压入法中根据加载速度不同可分为动载压入法和静载压入法。1-4HARDNESS MEASUREMENT METHODS Rockwell hardness test Brinell hardness Vickers hardnessKnoop hardness Shore hardness1-5布氏硬度是用单位压痕面积的力作为布氏硬度值的计量即试验力除以压痕表面积，符号用HBS（用淬火钢球压头）或HBW（用硬质合金压头）表示，即：1-6 金属材料抵抗其他更硬物体压入表面

3、的能力称为硬度，是衡量材料软硬程度的判据，它表征材料抵抗表面局部弹性变形、塑性变形或抵抗破坏的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。1 布氏硬度120HBS10/1000/30：表示用直径10mm钢球在1000kgf（9.807kN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）。1-7表示方法：数字+硬度符号+数字/数字/数字硬度值HBS 450 : 淬火钢球HBW：硬质合金球(硬度值450650）钢球直径/载荷大小/载荷保持时间500HBW5/7501-8布氏硬度表示方法：1 布氏硬度 硬度值一般不标单位。当压头为淬火钢球时，用HBS表示；当压头为硬质合金时，用

4、HBW表示。符号HBS或HBW之前写出硬度值，符号后面用数字依次表示压头直径、试验力及试验力保持时间（1015 s不标）等试验条件。例如，150HBS10/1000/30。 一般在零件图或工艺文件上标注材料要求的布氏硬度时，不规定试验条件，只需标出要求的硬度值范围和硬度符号，如210230HBS。1-9对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一硬度值？ 1-10压痕几何相似原理要保持在不同的试验条件下测得同一材料的布氏硬度值相同：一是使形成的压入角为常数二保证F/D2 为常数1-11一些材料的硬度数据布氏硬度洛氏硬度硬度值材料钢及铸铁钢及其合金轻金属及其合金高压聚乙烯低压聚乙烯聚丙

5、烯尼龙66ABS聚甲醛聚碳酸酯聚砜F/D2 1401051.25, 2.5 35 354070141730810910101110131-12布氏硬度试验的优缺点：1 布氏硬度 优点是测定的数据准确、稳定、数据重复性强，常用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 缺点是对不同材料需要更换压头和改变载荷，且压痕较大，压痕直径的测量也较麻烦，易损坏成品的表面，故不宜在成品上进行试验。1-13优缺点和适用范围：优点： 数值分散性小而重复性好； 压痕面积大，能较好地反映材料的综合平均性能； 与抗拉强度有正比的经验关系式。缺点： 试样不能过薄； 零件表面会有较大压痕； 硬度不同的材料需要更换压

6、头直径D和载荷F1-141-152 洛氏硬度 洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏硬度值的计量即，符号用HR表示，其计算公式为： HR=（k-h）/0.002h_压头受主载荷作用实际压入的深度金刚石压头，k取0.2；淬火钢球，k为0.26（k-h）1-16压头类型：2 洛氏硬度 淬火钢球压头多用于测定退火件、有色金属等较软材料的硬度，压入深度较深；金刚石压头多用于测定淬火钢等较硬材料的硬度，压入深度较浅。 采用不同的压头与总试验力，组合成几种不同的洛氏硬度标尺。我国常用的是HRA、HRB、HRC三种，其中HRC应用最广。洛氏硬度无单位，须标明硬度标尺符号，在符号前面写出硬度值，如58HRC、76HRA

7、。 试验规范及表示方法: 1-17A Cemented carbides, thin steel and shallow case hardened steel B Copper alloys, soft steels, aluminum alloys, malleable iron, etc. C Steel, hard cast irons, pearlitic malleable iron, titanium, deep case hardened steel and other materials harder than B 100 D Thin steel and medium ca

8、se hardened steel and pearlitic malleable iron E Cast iron, aluminum and magnesium alloys, bearing metals F Annealed copper alloys, thin soft sheet metals G Phosphor bronze, beryllium copper, malleable irons H Aluminum, zinc, lead K, L, M, P, R, S, V Bearing metals and other very soft or thin materi

9、als, including plastics. 1-18洛氏硬度试验的优缺点：2 洛氏硬度 优点是操作迅速、简便，硬度值可从表盘上直接读出；压痕较小，可在工件表面试验；可测量较薄工件的硬度，因而广泛用于热处理质量的检验。 缺点是精确性较低，硬度值重复性差、分散度大，通常需要在材料的不同部位测试数次，取其平均值来代表材料的硬度。此外，用不同标尺测得的硬度值彼此之间没有联系，也不能直接进行比较。 1-193 维氏硬度 维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为硬度值计量。试验力较小，压头是锥面夹角为136的金刚石正四棱锥体，见图所示。维氏硬度用符号HV表示。维氏硬度表示方法： 在符号HV前方标出硬度值，

10、在HV后面按试验力大小和试验力保持时间（1015s不标出）的顺序用数字表示试验条件。例如：640HV300。D=（d1+d2）/2 1-20表示方法举例：640HV30/20表示用30Hgf（294.2N）试验力保持20S（秒）测定的维氏硬度值为640N/mm2(MPa)。维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便。1-21维氏硬度试验的优缺点：3 维氏硬度 优点是可测软、硬金属，特别是极薄零件和渗碳层、渗氮层的硬度，其测得的数值较准确，并且不存在布氏硬度试验那种载荷与压头直径比例关系的约束。此外，维氏硬度也不存在洛氏

11、硬度那样不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度能更好地测定薄件或薄层的硬度。 缺点是硬度值的测定较为麻烦，工作效率不如洛氏硬度，因此不太适合成批生产的常规检验。荷为kgf时其计算公式为：HV = 1.854(F/D2)载荷为N时，其计算公式为：HV = 0.189(F/D2)1-221-234莫氏硬度(Mohs hardness)晶体材料的划痕硬度称为莫氏硬度。材料的硬度取决于其化学组成和物质结构，离子半径越小，离子电价越高，配位数越小，则结合能越大，抵抗外力刻划和压入的能力就越强，所以硬度就越大。材料的显微结构、裂纹、杂质等都对硬度有影响，温度等环境条件也会影响材料的硬度。1-244.

12、 莫氏硬度晶体材料的划痕硬度称为莫氏硬度。 只表示硬度从小到大的顺序，不表示软硬的程度。 后面的材料可以划破前面材料的表面。 15级1-25顺序材料顺序材料1滑石1滑石2石膏2石膏3方解石3方解石4萤石4萤石5磷灰石5磷灰石6正长石6正长石7石英7SiO2玻璃8黄玉8石英9刚玉9黄玉10金刚石10石榴石11熔融氧化锆12刚玉13碳化硅14碳化硼15金刚石1-26 1-271-281-29 1-30The Hardest Known SubstanceDiamond is the hardest naturally occurring substance known; it is also th

13、e most popular gemstone. Because of their extreme hardness, diamonds have a number of important industrial applications. The hardness, brilliance, and sparkle of diamonds make them unsurpassed as gems. In the symbolism of gemstones, the diamond represents steadfast love and is the birthstone for Apr

14、il. Diamonds are weighed in carats (1 carat = 200 milligrams) and in points (1 point = 0.01 carat). In addition to gemstones, several varieties of industrial diamonds occur, and synthetic diamonds have been produced on a commercial scale since 1960. 1-31A very high refractive power gives the diamond

15、 its extraordinary brilliance. A properly cut diamond will return a greater amount of light to the eye of the observer than will a gem of lesser refractive power and will thus appear more brilliant. This high dispersion gives diamonds their fire, caused by the separation of white light into the colors of the spectrum as it passes through the stone. The scratch hardness of diamond i