金属硬度指标的实际应用.docx

金属硬度指标的实际应用 引言 纵观所有热处理技术书籍，着重探讨硬度指标的应用和解决方案的章节几乎没有。而在各理工大学的教材中，关于硬度的应用，也只是以短短的几张篇幅来介绍硬度标准的基本概念，并没有讲解如何应用。 怎样去制定硬度指标；怎样去实现硬度指标的测量；当今的硬度计的发展到了怎样的技术水平。这些问题在热处理这个课题里一直都没有被充分的重视，更没有热处理专家去专门进行研究，并将这几个问题很好地予以解决。在实际工作中，工艺部门负责热处理工艺的编制，而质量检验部门（理 化室）负责热处理后的产品硬度的检验。有的时候，工艺编制人员从充分体现材料的热处理结果的角度出发，制定硬度指标。但这种硬度指标的制定往往没有充分考虑产品的实际情况，使得质检人员无法进行检验工作，导致了工作矛盾。怎样解决这一矛盾，这是本文讨论的重点。 热处理工艺编制中硬度指标的选择 对于产品设计人员和热处理工艺编制工程师来说，要制定合理的硬度指标，首先，必须很好地理解各项硬度标准的准确含义，然后才可能根据热处理工艺及其它的因素来制定硬度指标。 硬度标准的含义及适应范围 什么是硬度，简单地说，硬度是指物体抵抗外力对其进行变形的能力。这种抵抗力越强，则硬度值越高，反之，硬度就越低。 金属硬度标准主要有以下几种*1： 金属布氏硬度HB——采用硬质合金球压头，在一定的载荷（试验力）下， 以压入金属的压痕面积来衡量金属的硬度。 金属洛氏硬度HR——采用圆锥金刚石压头，在一定的预载荷（试验力） 和工作载荷（试验力）下，以压入金属的压痕深度差来衡量金属的硬度。 金属维氏硬度HV——采用菱形金刚石压头，在一定的载荷（试验力）下， 以载荷（试验力）同压痕的对角线的平方的比值来衡量金属的硬度。 金属努氏硬度 HK——采用横截面对角线为 1：7 的菱形金刚石压头，在 一定的载荷（试验力）下，以载荷（试验力）同压痕的长对角线的平方的比值来衡量金属的硬度。 金属里氏硬度 HL——采用冲击体，冲击金属表面，以距金属表面 1mm 处的速度之比，来衡量金属的硬度。 金属肖氏硬度HS——采用冲击体，冲击金属表面，以冲击体撞击金属前和撞击后的高度之差，来衡量金属的硬度。 各种金属硬度适应的范围 如果把硬度比做一个由低到高的线段，那么每个硬度指标都有它所对应的范围。见下图 硬度值维氏硬度 硬度值 维氏硬度 里氏硬度 布氏硬度 洛氏硬度 硬度主要用在较硬的金属的硬度测试上。对于动载荷（试验力）的里氏硬度， 其主要适应于中等硬度范围。 各种硬度标尺的载荷（试验力） 洛氏（含表面洛氏）硬度标尺的载荷（试验力）为：15——150kg 布氏硬度标尺的载荷（试验力）为：15.6——3000kg（ISO 标准还有更小的载荷（试验力）） 维氏（含显微维氏及努氏）硬度标尺的载荷（试验力）为：0.001——100kg 选择硬度标尺的原则 在实际应用中，一般应遵照“宁大勿小”的原则来制定硬度标尺，这个原则包括以下意义： 载荷（试验力）：宁大勿小 压头：宁大勿小 为什么应该这样选择硬度标尺那？我们知道，载荷（试验力）越大，压入的深度就越大，对样品的表面粗糙度要求就越低；压头尺寸越大，对组织局部的不均匀性的敏感度就越低，反映材料综合硬度指标的真实性就越高。所以，在选择硬度标尺时，应该尽可能地采用大载荷（试验力），同时，应该选择大尺寸的压头。 当然，在实际工作中，由于材料的硬度、材料厚度及大小等原因，使得在制定工艺时不可能都采用 “宁大勿小”的原则，而是应该在该原则的基础上，充分考虑多种因素，选择适合的硬度标尺。怎样去解决这些问题，我们将在以下的内容中加以讨论。 材料的成分及热处理工艺对选择硬度标尺的影响 我们知道，不同的硬度标尺，适应不同的硬度范围。而金属（这里主要是指 Fe-C 合金，以下同）经过热加工后的硬度是由金属材料的成分及热处理工艺决定的。不同的碳含量，在相同的热处理工艺下，最终得到的硬度完全不同；相同的碳含量，在不同的热处理工艺下，最终得到的硬度也完全不同。 根据金属材料成分及热处理工艺对硬度的影响，推荐选择的硬度标尺， 见下表： 热处理工艺 退火 正火 淬火+回火 表面热处理 低碳钢 HB30，HRB HB30，HRC HRC HRW，HV 中碳钢 HRB，HRC HRC HRC HRT，HV 高碳钢 HRC HRC HRC，HRA HRN，HV 高合金中碳钢 HRC HRC HRC HRN，HV 高合金高碳钢 HRC HRC，HRA HRA，HRC HRN，HV 铸铁 HB30 HB30 / HV 硬质合金 HRC，HRA HRA，HRC HRA，HV HV 材料的组织均匀性对选择硬度标尺的影响 锻造件的组织均匀性要好于铸造件，宏观硬度也大于铸铁件，所以在选择硬度标尺时，锻造件基本都采用洛氏硬度，而铸造件为了克服组