硬度试验

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试样
• 1) 对洛氏硬度试样表面质量的要求 Ra≤0.8μm • 2) 对洛氏硬度试样厚度的要求 见附录B • 3) 曲面试样洛氏硬度值的修正 见附录C
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试验
• • • • • • • • • • • 1) 试样的支承 2) 试验力保持时间 a 自动机型依据标准设置（4±2s） b 手动机型依据标准掌握 3）压痕间距 相邻压痕间距≥4倍压痕直径且≥ 2mm 压痕至试样边缘距离≥2.5倍压痕直径≥ 1mm 4）加初载 无冲击和震动 5）试验点 不少于4点,第1点不计 6）数据修约 至少修约至0.5HR
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洛氏硬度计的检验
1) 直接检验 a 试验力的校准 (专业机构进行) b 压头的检验(专业结构进行或自检) c 洛氏硬度压痕深度测量装置的校准 (专业结构进行) d 试验循环时间的检验 (专业结构进行或自检) • 2) 间接检验 • a 洛氏硬度计的示值允许误差 • (依据GB/T230.2-2009使用标准块) • b 洛氏硬度计的示值重复性 • (依据GB/T230.2-2009使用标准块)
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试验方法
1.试验温度 2.试验力、压头的选择 3.试验力的保持时间 4.试样（表面粗糙度≤1.6μm，厚度≥8倍压痕深度） 5.布氏硬度有效压痕（压痕中心距边缘距离≥2.5倍压痕 直径，两相邻压痕间距≥3倍压痕直径） 6.硬度计（校准、检定） 7.布氏硬度压痕直径的测量 8.布氏硬度试验结果的换算
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GB/T 231.1-2009 金属布氏硬度试验 第1部分：试验方法
其特点是：用较大直径的球体压头可压出面积较大的 压痕,测量值重复性、代表性好。 其原理是：将一定直径的合金球施加规定的试验力压 入试样表面，保持一定时间后卸除试验力,测量试样表 面压痕直径用试验力除以压痕表面面积计算出硬度值， 见公式：
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GB/T4340.1-2009 金属维氏硬度试验 第1部分：试验方法
原理 是将顶部两相对面具有1360的正四棱锥体金刚石压头用 试验力压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测 量试样表面压痕对角线的长度,单位面积所承受的试验力 来计算硬度值。
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符号
符号
α
说明
金刚石压头顶部两相对面夹角（1360）
试验原理 洛氏硬度试验原理图 洛氏硬度 = N – h/s=100h/0.02 N：表盘满度100；h：残 余压入深度，上图中 “4”；s：标尺单位0.02
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应用范围
1 ）洛氏硬度试验 2 ）表面洛氏硬度试验 洛氏硬度标尺：A、B、C、D、E、F、G、H、K 表面洛氏硬度标尺：N（15N、30N、45N）T（ 15T、30T、 45T ） 常用洛氏硬度： HRC 主要用于测定一般钢材、硬度较高的铸件、珠光体可 锻铁、以及淬火＋回火的合金钢，是用途最广泛的洛氏硬 度标尺。标尺范围：20～70。 HRB 常用于测定低碳钢、软金属、铜合金、铝合金及可锻 铁等中、低硬度材料。 标尺范围：20～100。
>5.0 >15.0 >1.5
End
本标准对耦合试样最小厚度及表面硬化层厚度规定如下 冲击装置类型 D、DC型 G型 C型 试样最小厚度 5 10 1
对于具有表面硬化层的试样，硬化层深度应符合下表 冲击装置类型 D、DC型 C型 表面硬化层深度 ≥0.8 ≥0.2
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里氏硬度计技术参数
冲击装置类型 主要技术参数 D，DC D+15 G E C
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里 氏 硬 度 计 结 构 图
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6种不同的冲击装置
D型冲击装置：属于通用型，大多数测试使用D型装置。 DC型冲击装置：冲击装置很短，用于小空间内测量，如孔 内、圆柱筒内等。 D+15型冲击装置：头部非常细小，用于沟槽或凹表面的硬度 测量。 E型冲击装置：用人造金刚石作压头，测量极高硬度材料的 硬度。
C型冲击装置：冲击能量小用于表面层、薄壁件的测定。
G型冲击装置：测量头加大，冲击能量较大，对表面质量要 求较宽，用于大型铸件和锻件硬度的测定。
End
试样的要求
表面粗糙度、曲面试样 试样重量 试样厚度、表面硬化层厚度
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试样表面粗糙度应符合下表:
冲击装置类型 D、DC型 G型 C型 试样表面粗糙度Ra ≤1.6 ≤6.3 ≤0.4
冲击体的质量g
冲击能量N· mm 冲击体球头直径mm 冲击体的球头顶端 材质种类
5.5
11.0 3.0 碳化钨 球
7.8
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按试验力状态可分为静态力和动态力硬度试验方法。 静态力硬度试验方法 GB/T231.1-2009 金属布氏硬度试验方法 GB/T4340.1-2009 金属维氏硬度试验方法 GB/T230.1-2009 金属洛氏硬度试验方法 GB/T18449-2001 金属努氏硬度试验 动态力硬度试验方法 GB/17394-1998 金属里氏硬度试验方法 GB/T4341-2001 金属肖氏硬度试验方法 以上方法不仅在原理上有区别，而且就是在同一种 方法中也还存在着试验力、压头和标尺的不同。在 进行硬度试验时，应根据被测试样的特性来选择合 适的硬度试验方法，保证试验结果具有代表性、准 确性及相互可比性。
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符号
符号 说 明
α R D F0 F1 F h S N
HRA(C.D HRB(E.F HRN(T)
金刚石圆锥角，∘ 金刚石圆锥体顶部曲率半径，mm 钢球直径，mm 初始试验力，N 主试验力，N 总试验力，N 去除主试验力后，在初始试验力下的残余压痕的深度；mm 给定标尺的单位，mm 给定标尺的硬度值 HRA(C.D)=100 - h/0.002 HRB(E.F.G.H.K)=130 - h/0.002 HRN(T)=100 – h/0.001
布氏硬度 0.102 2 2 π D( D D d )
2F
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布氏硬度压痕相似原理 F/D平方=常数
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材料、 钢铸铁
布氏硬度
F/D平方
＜140
≥140 ＜35 35～130 铜及其合金 ＞130 ＜35 35～80 轻金属及其合金 铅、锡 ＞80
10
30 5 10 30 2.5 10 10 1.25
End
维氏硬度的表示方法：

500HV10
表示在试验力98 .07KN下保持10～15s测定的维氏硬 度值为500。

650HV10/20 表示在试验力98 .07KN下保持20s测定的维氏硬度值为 650。
End
GB/T17394-1998 金属里氏硬度试验方法
试验原理： 里氏硬度试验的原理是使一个保持恒定能量的冲击体弹射 到静止的试样上，测量回弹时存在于试样中的残余能量， 这个残余能量用来表征硬度的高低。 HL=1000vR/vA 试验特点 a.大型设备及金属构件硬度的测试 b.检验效率高，测试快捷，读数方便 c.里氏硬度试验方法对产品表面损伤很轻，有 时可作为无损检测 d.对各个方向，窄小空间及特殊部位硬度测试 具有独特性
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试验条件的选择
压痕有效范围：0.24～0.6D
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布氏硬度计校准
硬度计的示值重复性和示值误差 标准块硬度 HBW
≤125
硬度计示值重复性的 最大允许值 mm 0.030d 0.025d 0.020d
硬度计示值误差的 最大允许值 %（相对H） ±3 ±2.5 ±2
125<HBW≤225 >225
金属硬度试验方法
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概述
金属的硬度,是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,是衡量金属材料软硬程度的一种指标。 由于硬度能灵敏地反映金属材料在化学成分、金相组织、 热处理工艺及冷加工变形等方面的差异，因此硬度试验在 生产、科研及工程上都得到广泛应用。硬度试验方法比较 简单易行，试验时不必破坏工件，因此，很适用成批零件 检测的现场检测。 “硬度”本身是一个不确定的物理量，即对同一试样，用 不同试验方法测定得硬度值完全不同，各种硬度表现的是 在各自规定的试验条件下所反映的材料弹性、塑性、强度、 韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。硬度不是金属 材料独立的力学性能，是人为规定的在某一特定试验条件 下的一种性能指标。
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特点
布氏硬度可测定软硬、厚薄不同的材料，具有较好的代 表性和重复性。但对软硬、厚薄不同的材料需更换压头 和试验力；工作效率较低；布氏硬度压痕较大，不宜在 成品表面试验。 维氏硬度主要适用检测各种表面热处理后的渗层和镀层 的硬度以及较小、较薄试样的硬度。但工作效率较低， 不适用大批量的常规检验；压痕小代表性差。 洛氏硬度操作简便快捷，工作效率高，可用于成品或半 成品检测。但代表性、重复性差，误差较大，不够准确。
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洛氏硬度试验结果的表示
1）标尺 A.C.D：硬度值+HRA（C.D）；如： 34.5HRA； 25.0HRC…… 2）标尺B.E.F.G.H.K：硬度值+HRB( E.F.G.H.K )+S或W； 如：79.0HRBS…… 3）标尺 N.T：硬度值+HR +15(30或45总试验力值)+N (T) +S或W ； 如：40HR15NS……
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表面粗糙度
维氏硬度试样≤0.4μm 小负荷维氏硬度试样≤0.2μm 显微维氏硬度试样≤0.1μm 试样和试验层厚度 大于压痕对角线长度1.5倍
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凸柱面、凸球面维氏硬度压痕分析
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试验力与硬化层的厚度
Ⅰ：压头作用于硬化层上，反映的是硬化层硬度。
Ⅱ：压头穿过硬化层，一部分压入基体材料，反 映的是硬化 层硬度和基体硬度综合硬度值。
Ⅲ：反映了与Ⅱ程度上未打在曲面顶点的压痕