工程材料與熱處理 課件 2金屬材料硬度探究

金屬材料硬度探究目錄硬度定義0102布氏硬度03洛氏硬度04維氏硬度05匯報(bào)展示準(zhǔn)備01硬度定義力學(xué)性能指標(biāo)--硬度硬度的定義與重要性硬度是衡量材料抵抗表面局部塑形變形、壓痕和劃痕能力的力學(xué)性能指標(biāo)，它不僅反映了材料的軟硬程度，還與強(qiáng)度和塑性等其他性能指標(biāo)密切相關(guān)。硬度的測(cè)定主要通過(guò)壓入法和劃痕法進(jìn)行，其中壓入法更為常用，包括布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等不同的測(cè)試方法，每種方法都有其特定的應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn)。硬度在工業(yè)中的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)和熱處理工藝中，硬度是評(píng)估材料性能和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，常用于確定零件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格，對(duì)保證機(jī)械設(shè)備的性能和壽命至關(guān)重要。硬度的測(cè)定方法壓入法01布氏硬度試驗(yàn)原理布氏硬度測(cè)試通過(guò)將硬質(zhì)合金球壓入材料表面，測(cè)量留下的壓痕直徑來(lái)計(jì)算硬度值。這種方法適用于較軟的金屬材料，能夠提供準(zhǔn)確的硬度讀數(shù)。03維氏硬度的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)維氏硬度測(cè)試因其高準(zhǔn)確度和廣泛的測(cè)量范圍而受到青睞。它不僅適用于各種硬度的材料，還能精確測(cè)定薄層和表面處理層的硬度。洛氏硬度試驗(yàn)原理洛氏硬度試驗(yàn)使用不同類型和大小的壓頭，通過(guò)測(cè)量壓痕深度來(lái)計(jì)算硬度值。該方法操作簡(jiǎn)便，適用于多種金屬材料，但精度相對(duì)較低，需要多次測(cè)量取平均值。0202布氏硬度試驗(yàn)原理布氏硬度試驗(yàn)原理布氏硬度試驗(yàn)通過(guò)將一定直徑的碳化鎢合金球壓入材料表面，測(cè)量壓痕直徑來(lái)計(jì)算硬度值。這種方法適用于測(cè)定較軟材料的硬度，其壓痕較大，準(zhǔn)確性較高。但不適合成品件和薄片材料。數(shù)顯布氏硬度計(jì)布氏硬度試驗(yàn)原理表示方法布氏硬度的表示方法布氏硬度通過(guò)符號(hào)HBW表示，如300HBW代表材料硬度值為300。其測(cè)定基于碳化鎢合金球壓入試樣表面后形成的壓痕直徑，通過(guò)查表得出硬度值。這種表示方法簡(jiǎn)單直觀，便于快速識(shí)別材料硬度等級(jí)。特點(diǎn)分析布氏硬度的特點(diǎn)布氏硬度測(cè)試使用較大直徑的鋼球，在金屬材料表面留下較大的壓痕，因此測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確。然而，由于壓痕較大，這種方法不適用于成品件或薄片材料的硬度測(cè)定。03洛氏硬度試驗(yàn)原理洛氏硬度試驗(yàn)原理洛氏硬度試驗(yàn)使用不同類型和大小的壓頭，通過(guò)測(cè)量壓痕深度來(lái)計(jì)算硬度值。該方法操作簡(jiǎn)便，適用于多種金屬材料，但精度相對(duì)較低，需要多次測(cè)量取平均值。洛氏硬度試驗(yàn)原理

洛氏硬度計(jì)

表示方法洛氏硬度使用HR作為符號(hào)前綴，后跟標(biāo)尺類型，不同標(biāo)尺對(duì)應(yīng)不同的試驗(yàn)條件。例如HRC表示使用C標(biāo)尺測(cè)量的洛氏硬度。此表示法涵蓋了多種金屬材料，適用于不同硬度范圍的測(cè)定。120°圓錐壓頭的洛氏硬度表示

碳化鎢合金球壓頭的洛氏硬度表示洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)與局限洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、快速，能夠直接從表盤上讀取硬度值，適合測(cè)量較薄工件的硬度。但精度相對(duì)較低，通常需要在不同部位多次測(cè)量以獲得更準(zhǔn)確的平均硬度值。特點(diǎn)分析04維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度試驗(yàn)采用金剛石正四棱錐體作為壓頭，通過(guò)測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算硬度值。這種方法準(zhǔn)確度高，適用于從極軟到極硬的材料，但對(duì)試樣表面要求較高。維氏硬度計(jì)原理圖

維氏硬度計(jì)

表示方法維氏硬度以HV為符號(hào)，前面是具體的硬度數(shù)值，后面可跟隨測(cè)試條件等信息。測(cè)量范圍廣泛，從5到3000HV。這種表示方法精確度高，適用于從極軟到極硬材料的硬度測(cè)量。維氏硬度采用金剛石正四棱錐體作為壓頭，可以測(cè)定從極軟到極硬的材料，且準(zhǔn)確度高。其施加的壓力小，壓入深度淺，特別適合測(cè)定零件表面滲層和薄片金屬的硬度。維氏硬度特點(diǎn)三種硬度對(duì)比010203布氏硬度的特點(diǎn)布氏硬度測(cè)試使用大直徑鋼球，在材料表面留下較大壓痕，因此測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。然而，由于壓痕較大，不適用于成品件和薄片材料的硬度測(cè)定。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)與局限洛氏硬度測(cè)試操作簡(jiǎn)便、快速，適合測(cè)量較薄工件的硬度。但精度較低，硬度值波動(dòng)大，通常需要多次測(cè)量取平均值以提高準(zhǔn)確性。維氏硬度的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)維氏硬度能準(zhǔn)確測(cè)量從極軟到極硬的材料，且施加壓力小，適合測(cè)定零件表面滲層等。但對(duì)試樣表面要求高，測(cè)量過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，效率不如洛氏硬度。估算抗拉強(qiáng)度硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系硬度是衡量材料抵抗表面局部塑形變形的能力，而抗拉強(qiáng)度則是材料在拉伸過(guò)程中抵抗斷裂的最大應(yīng)力。兩者之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，可以通過(guò)硬度值估算出材料的抗拉強(qiáng)度。根據(jù)《GB/T33362-2016/ISO18265：2013金屬材料硬度值的換算》標(biāo)準(zhǔn)，可以查閱不同硬度試驗(yàn)方法之間的換算關(guān)系，從而將一種硬度值轉(zhuǎn)換為另一種硬度值。硬度在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，零件的技術(shù)條件往往標(biāo)注硬度要求，以確保零件在使用過(guò)程中具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。同時(shí)，熱處理工藝中也常常以硬度作為檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格的主要依據(jù)。硬度值的換算方法與強(qiáng)度塑性關(guān)系020301硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)硬度是衡量材料抵抗局部塑形變形的能力，而抗拉強(qiáng)度則反映了材料在拉伸過(guò)程中的最大承載能力。兩者雖不同，但硬度值常用于估算材料的抗拉強(qiáng)度。硬度與塑性的關(guān)系硬度高的材料通常塑性較低，因?yàn)樗鼈兏y發(fā)生形變。反之，較軟的材