Metalmaterialers hårdhed Hårdhed refererer til et materiales evne til at modstå lokal deformation, især plastisk deformation, fordybning eller ridser. Det er en indikator til at måle hårdheden af et materiale. Ifølge forskellige testmetoder er hårdhed opdelt i tre typer.
① Ridsehårdhed. Det bruges hovedsageligt til at sammenligne hårdheden og blødheden af forskellige mineraler. Metoden er at vælge en stang med den ene ende hård og den anden ende blød, og ridse materialet, der skal testes langs stangen, og bestemme hårdheden og blødheden af materialet, der skal testes, i henhold til ridsens position. Kvalitativt set er ridsen lavet af en hård genstand lang, og ridsen lavet af en blød genstand er kort.
② Indtrykshårdhed. Det bruges hovedsageligt til metalmaterialer. Metoden er at trykke den specificerede indenter ind i materialet, der skal testes, med en vis belastning og sammenligne hårdheden og blødheden af det materiale, der skal testes, med størrelsen af den lokale plastiske deformation på overfladen af materialet. På grund af forskellene i indrykning, belastninger og belastningsvarighed, er der mange typer af indrykningshårdhed, hovedsageligt Brinell-hårdhed, Rockwell-hårdhed, Vickers-hårdhed og mikrohårdhed.
③ Rebound hårdhed. Det bruges hovedsageligt til metalmaterialer. Metoden er at få en speciel lille hammer til at falde frit fra en vis højde for at påvirke prøven af det materiale, der testes, og hårdheden af materialet bestemmes af mængden af belastningsenergi, der lagres (og derefter frigives) af prøven under prøven. stød (målt ved tilbageslagshøjden på den lille hammer).
Den mest almindelige Brinell-hårdhed, Rockwell-hårdhed og Vickers-hårdhed af metalmaterialer hører til fordybningshårdhed. Hårdhedsværdien angiver materialeoverfladens evne til at modstå plastisk deformation forårsaget af en anden genstand, når den presses ind i overfladen. Rebound-metoden (Shore, Leeb) måler hårdhed, og hårdhedsværdien repræsenterer størrelsen af metallets elastiske deformationsfunktion.
Brinell-hårdhed Brinell-hårdhed bruger en hærdet stålkugle eller hårdmetalkugle med diameteren D som indrykning og presser den ind i overfladen af prøven med den tilsvarende testkraft F. Efter den specificerede holdetid fjernes testkraften for at opnå en fordybning med en diameter på d. Testkraften er divideret med overfladearealet af fordybningen, og den opnåede værdi er Brinell-hårdhedsværdien, og symbolet er HBS eller HBW.
Forskellen mellem HBS og HBW er forskellen i indenteren. HBS betyder, at indenteren er en hærdet stålkugle, som bruges til at måle materialer med en Brinell hårdhedsværdi under 450, såsom blødt stål, gråt støbejern og ikke-jernholdige metaller. HBW betyder, at indenteren er et hårdmetal, som bruges til at måle materialer med en Brinell hårdhedsværdi under 650.
For den samme testblok, når andre testbetingelser er nøjagtigt de samme, er de to testresultater forskellige, og HBW-værdien er ofte større end HBS-værdien, og der er ingen kvantitativ regel at følge.
Efter 2003 har mit land tilsvarende vedtaget internationale standarder, annulleret stålkugleindrykkeren og vedtaget karbidkuglehoveder. Derfor bruges HBS ikke længere, og HBW bruges til at repræsentere Brinell-hårdhedssymbolet. I mange tilfælde er Brinell hårdhed kun repræsenteret af HB, som refererer til HBW. HBS ses dog stadig i litteraturpapirer.
Brinells hårdhedsmålingsmetode er velegnet til støbejern, ikke-jernholdige legeringer, forskellige udglødede og hærdede stål. Den er ikke egnet til at måle prøver eller emner, der er for hårde, for små, for tynde og ikke tillader store fordybninger på overfladen. Rockwell Hardness bruger en diamantkegle med en keglespidsvinkel på 120 grader eller en Ø1,588 mm og Ø3,176 mm hærdet stålkugle som indrykning og belastning. Prøven presses ind i prøveemnet under påvirkning af en startbelastning på 10 kgf og en total belastning på 60, 100 eller 150 kgf (dvs. startbelastning plus hovedbelastning). Efter at den samlede belastning er påført, udtrykkes hårdheden ved forskellen mellem fordybningsdybden, når hovedbelastningen fjernes, men hovedbelastningen bibeholdes, og fordybningsdybden under påvirkning af den indledende belastning. Rockwell hårdhedstesten bruger tre testkræfter og tre indrykning, som har i alt 9 kombinationer, svarende til de 9 skalaer af Rockwell hårdhed. Anvendelsen af disse 9 skalaer dækker næsten alle almindeligt anvendte metalmaterialer. De almindeligt anvendte er HRA, HRB og HRC, blandt hvilke HRC er den mest udbredte. Brugsområdet for HRC-skalaen er 20~70HRC. Når hårdhedsværdien er mindre end 20HRC, fordi den koniske del af indenteren er presset for meget, falder følsomheden, og HRB-skalaen bør bruges i stedet; når prøvens hårdhed er større end 67HRC, er trykket på spidsen af indenteren for stort, diamanten bliver let beskadiget, og indenterens levetid vil blive meget forkortet, så HRA-skalaen bør generelt bruges i stedet.
Rockwells hårdhedstest er enkel, hurtig og har en lille fordybning. Det kan teste overfladen af færdige produkter og hårdere og tyndere emner. På grund af den lille fordybning svinger hårdhedsværdien meget for materialer med ujævn struktur og hårdhed, og nøjagtigheden er ikke så høj som Brinell hårdhed. Rockwell-hårdhed bruges til at måle hårdheden af stål, ikke-jernholdige metaller, cementeret carbid osv.
Vickers hårdhed Vickers hårdhed Måleprincippet for Vickers hårdhed svarer til Brinell hårdhed. En diamant regelmæssig tetraederindrykker med en relativ vinkel på 136 grader bruges til at presse ind i overfladen af materialet med en specificeret testkraft F. Testkraften fjernes efter at have bibeholdt den i et bestemt tidsrum. Hårdhedsværdien er udtrykt ved det gennemsnitlige tryk pr. overfladeenhed af den regulære tetraederindrykning, og symbolet er HV. Vickers hårdhed har et bredt måleområde og kan måle materialer med et hårdhedsområde på 10~1000HV. Den har en lille fordybning og bruges generelt til at måle tyndere materialer og overfladehærdende lag såsom karburering og nitrering.
Leeb Hardness bruger en vis masse slaglegeme udstyret med et wolframcarbidkuglehoved til at støde overfladen af prøveemnet under en vis kraft og derefter vende tilbage. På grund af materialernes forskellige hårdhed er rebound-hastigheden efter stødet også anderledes. Permanent magnetisk materiale er installeret på slaganordningen. Når stødlegemet bevæger sig op og ned, vil dets perifere spole inducere et elektromagnetisk signal proportionalt med hastigheden, som derefter konverteres til en Leeb-hårdhedsværdi gennem et elektronisk kredsløb, og symbolet er markeret som HL.
Leeb hårdhedstesteren kræver ikke et arbejdsbord. Dens hårdhedssensor er så lille som en kuglepen og kan betjenes direkte i hånden. Det kan let registreres, uanset om det er et stort tungt emne eller et emne med komplekse geometriske dimensioner.
En anden fordel ved Leeb-hårdheden er, at den forårsager ringe skade på produktets overflade og nogle gange kan bruges som en ikke-destruktiv test; den er unik i hårdhedstestning i alle retninger, smalle rum og specielle dele.
