在机械行业,无论是生产人员还是销售人员,更不用说技术人员,他们都需要接触不同材料的硬度。有时硬度表示方法不同,需要相互转换。但是十分之九的人在一段时间内无法处理这些事情。
不同类型压痕硬度的转换。在实际应用中,我们可以通过几种不同的测试方法来获得硬度。为了便于比较,有必要对不同的硬度进行转换。机械教授微信:jixiejiaoshou,内容不错,值得关注。到目前为止,人们对硬度的换算进行了一些研究,但大多数的换算公式都是在实践经验的指导下提出的,并没有公认的换算体系。
硬度介绍:
硬度是指材料抵抗硬物压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
1. 布氏硬度(HB)
将一定尺寸(直径通常为10mm)的淬硬钢球以一定的载荷(通常为3000kg)压入物料表面,并保持一段时间。卸除载荷后,载荷与压痕面积之比为布氏硬度值(HB),单位为千克力/mm2 (N/mm2)。
2. 洛氏硬度(HR)
当HB b> 450或试样过小时,不能使用布氏硬度试验,可用洛氏硬度测量代替。它采用顶点角为120°的金刚石锥体或直径分别为1.59和3.18mm的钢球,在一定载荷下压入待测材料表面,由压痕的深度获得材料的硬度。根据被测材料的硬度,可以用三种不同的尺度来表示:
·HRA:它是在60kg载荷和金刚石锥压头下获得的硬度,用于极硬材料(如硬质合金等)。
·HRB:在100kg载荷下,使用直径1.58mm的淬硬钢球所获得的硬度。适用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
·HRC:它是在150kg负载和金刚石锥压头下获得的硬度。适用于硬度较高的材料(如淬硬钢等)。
3维氏硬度(HV)
用小于120kg的载荷,用顶点角为136°的金刚石方锥压头压入材料表面,将材料压痕坑的表面积除以载荷值,得到维氏硬度HV值(kgf/mm2)。
注:在洛氏硬度中,HRA、HRB、HRC等中的A、B、C是三种不同的标准,称为A标尺、B标尺、C标尺。
洛氏硬度试验是目前常用的几种压痕硬度试验之一。三种标尺的初始压力为98.07N (10kgf),最后根据压痕深度计算硬度值。尺A采用球锥金刚石压头,再加压至588.4N (60kgf);标尺B采用直径1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7N (Total 100kgf);而C标尺采用与A标尺相同的圆锥形金刚石作为压头,但压后压力为1471N(总150kgf)。因此,尺子B适用于较软的材料,而尺子C适用于较硬的材料。
实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间存在着近似的对应关系。因为硬度值是由初始塑性变形抗力和持续塑性变形抗力决定的,所以材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。然而,各种材料的转换关系并不一致。
以下是国内硬度转换方面的一些研究成果。
1. 努氏硬度与维氏硬度的换算
(1)根据相同硬度的物体对两个努普压头的阻力相等,分别推导出两个维氏压头和努普压头在载荷作用下的应力,并根据σHK=σHV: HV=0.968HK进行计算。该公式是在低负荷下测量的,误差比较大。另外,当硬度值大于HV900时,该公式误差较大,失去参考值。
(2)推导修正后,提出努氏硬度与维氏硬度的换算公式为
经实际数据验证,该公式的最大相对转换误差为0.75%,具有较高的参考价值。
2. 洛氏硬度与维氏硬度的换算
(1) Hans·Qvarnstorm提出的Qvarnstorm转换公式
修正后,洛氏硬度与维氏硬度的换算公式为:
本公式采用我国公布的黑色金属硬度标准数据进行换算,其HRC误差基本在±0.4 HRC范围内,最大误差仅为±0.9HRC,计算出的最大HV误差为±15HV。
(2)根据不同压头的应力σHRC=σHV,通过分析洛氏硬度与维氏硬度压痕深度的关系曲线得到公式
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将公式与国标实验换算值进行比较。换算公式计算结果与标准实验值的误差为±0.1HRC。
(3)根据实际实验数据,采用线性回归方法讨论洛氏硬度与维氏硬度之间的换算,得到公式:
图片
该公式的使用范围较小,误差较大,但计算简单,可在精度不高的情况下使用。
3.洛氏硬度到布氏硬度的换算
(1)根据压头的应力σHRC,分析布氏压痕与洛氏压痕深度的关系
=σHB给出了换算公式
将计算结果与国家标准实验值进行比较,换算公式计算结果与标准实验值的误差为±0.1HRC。
(2)根据实际实验数据,采用线性回归方法得到公式
公式误差太大,适用范围太小,但计算简单,可以在精度不高的情况下使用。
4. 布氏硬度与维氏硬度的换算
布氏硬度与维氏硬度的关系也由公式σHB=σHV表示。将本公式换算结果与国家标准换算值进行比较,换算误差为±2HV。
5. 努氏硬度到洛氏硬度的换算
由于努氏硬度和洛氏硬度对应的曲线类似抛物线[7],由曲线得到的近似换算公式为
这个公式比较准确,可以作为参考。
硬度换算公式
1. 邵氏硬度(HS) =勃氏硬度(BHN)/10+12
2. 邵氏硬度(HS) =洛氏硬度(HRC) + 15
3.勃勒硬度(BHN) =罗克尔硬度(HV)
4. 洛氏硬度(HRC) =勃勒硬度(BHN)/10-3
硬度测量范围:
HS < 100
HB < 500
HRC < 70
高压< 1300
硬度试验是机械性能试验中最简单可行的试验方法。为了用硬度试验代替某些机械性能试验,在生产中要求硬度与强度之间有更准确的换算关系。
实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间存在着近似的对应关系。因为硬度值是由初始塑性变形抗力和持续塑性变形抗力决定的,所以材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。
下面是本网站根据实验得出的经验公式制作的快速计算器。它具有一定的实用价值,但是当要求数据更加准确时,仍然需要通过实验进行测量。
用布氏硬度压痕直径直接换算工件的洛氏硬度
在生产现场,由于测试仪器的限制,通常采用布氏硬度计来测量大型淬火件的硬度。如果要知道工件的洛氏硬度值,通常的方法是先测量布氏硬度值,然后根据换算表找到相应的洛氏硬度值。这种方法显然有点麻烦。那么,是否可以根据布氏硬度计的压痕直径直接计算工件的洛氏硬度值呢?答案当然是肯定的。根据布氏硬度与洛氏硬度换算表,可以总结出一个计算简单、易于记忆的经验公式:HRC = (479-100D)/4,其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压紧工件的压痕直径的实测值。该公式的计算值与转换值之间的误差在0.5到-1之间。这个公式在野外使用很方便