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正方体的体积公式字母硬度换算公式

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-10-01 19:39
tags:硬度的公式

江浙沪是哪里-科学发展观的基本要求

2020年10月1日发(作者:鲍培忠)
关于金属硬度
布氏硬度(HB)适用:布式硬度上限值HB650,材料的原始状态和钢材的 退火、正火或调质常用
HB。
不适用:对于较硬的钢或较薄的板材不适用,布式硬度压痕较大 ,测量值准,不适用成品和薄片;
布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。
洛氏硬度(HK)适用:HRA用来测量材料经表面热处理,如氮化、渗碳以后的表面硬度,HRC常< br>用于测量淬火后硬度。洛式硬度直接在表盘上显示,适用于大量生产中。
HRC适用范围HRC 20--67,相当于HB225--650;若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA,
用于硬度 极高的材料(如硬质合金等)。
若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB,
用于硬度较低 的
材料(如退火钢、铸铁等)。

不适用:
维氏硬度(HV)适用:HV 用来测量材料经表面热处理,如氮化、渗碳以后的表面硬度,维氏硬
度法可用于测定很薄的金属材料和表 面层硬度
不适用:
金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用 范围不同,硬度又可分
为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材 一般常用的有
布氏、洛氏、维氏硬度三种。
A、 布氏硬度(HB)
用一定直径的 钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除
试验力,测量试样表面 的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。
以HBS(钢球)表示,单位 为Nmm2(MPa)。
其计算公式为:
式中:F-- 压入金属试样表面的试验力,N;
D--试验用钢球直径,mm;
d-- 压痕平均直径,mm。
测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450Nmm2(MPa) 以下的金属材料,对于较硬的
钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直 径d来表示该材料的
硬度,既直观,又方便。
举例:120HBS101000130:表 示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s
(秒)测得的布 氏硬度值为120N mm2(MPa)。
B、洛氏硬度(HK)
洛氏硬度试验同布氏 硬度试验一样,都是压痕试验方法。不同的是,它是测量压痕的深度。即,
在初邕试验力(Fo)及总试 验力(F)的先后作用下,将压头(金钢厂圆锥体或钢球)压入试样
表面,经规定保持时间后,卸除主试 验力,用测量的残余压痕深度增量(e)计算硬度值。其值
是个无名数,以符号HR表示,所用标尺有A 、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。其中常用
于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C,即 HRA、HRB、HRC。
硬度值用下式计算:
当用A和C标尺试验时,HR=100-e
当用B标尺试验时,HR=130-e
式中e--残余压痕深度增量,其什系以规定单位0.002mm表示,即当压头轴向位移一个单位(0.002mm)时,即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大,金属的硬度愈低,反之则硬度愈高。
上述三个标尺适用范围如下:
HRA(金刚石圆锥压头)20-88
HRC(金刚石圆锥压头)20-70
HRB(直径1.588mm钢球压头)20-100
洛氏硬度试验是目前应用很广的方法 ,其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬
度可适用于测定由极软到极硬的金属材料, 它弥补了布氏法的不是,较布氏法简便,可直接从硬
度机的表盘读出硬度值。但是,由于其压痕小,故硬 度值不如布氏法准确。
C、维氏硬度(HV)
维氏硬度试验也是一种压痕试验方法,是 将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以
选定的试验力(F)压入试验表面,经规定保持 时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度。
维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商,其计算公式为:
式中:HV-- 维氏硬度符号,Nmm2(MPa);
F--试验力,N;
d-- 压痕两对角线的算术平均值,mm。
维氏硬度采用的试验力F为5(49.03)、10(98.0 7)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、
100(980.7)Kgf (N)等六级,可测硬度值范围为5~1000HV。
表示方法举例:640HV3020表示用3 0Hgf(294.2N)试验力保持20S(秒)测定的维氏硬度值为
640Nmm2(MPa)。
维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点,而克服
了它们的基本缺点,但不如洛氏法简便。维氏法在钢管标准中很少用。
HB是用一定的力将一定直径 (2.5、5、10)的钢球压向被测材料的表面,然后测量被测材料表
面钢球压痕的直径以判断材料的 硬度。
材料的原始状态和钢材的退火、正火或调质常用HB。
HR有A、B 、C3三种。A和C 用120度的金刚石正圆锥体作测头,B用直径1.588的钢球作测头。
测量方 法都是先用一个预压力将测头压在被测材料的表面,再施以主压力,然后撤除主压力,测
量压入深度判断 材料的硬度。
HV是对HR的一种改良。因120度的正圆锥体不符合金刚石的晶体结构,不易磨好 ,所以HV将
测头改为棱圆椎体,顶端可以制作得非常精良。测量方法同HR。
HRA和H V用来测量材料经表面热处理,如氮化、渗碳以后的表面硬度,HRC常用于测量淬火后硬
度。
硬度 是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬
度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度HB、洛氏硬度HRA,
HR B,HRC、维氏硬度HV,橡胶塑料邵氏硬度HA,HD等硬度其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入
的 能力。而里氏硬度Hl、肖氏硬度HS则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小。
因此, 硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能
指标。含意是洛 式硬度C标尺,
和HB在生产中的应用都很广泛
适用范围HRC 20--67,相当于HB225--650
若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。
若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150< br>公斤力。
布氏硬度计之压头为淬硬钢球HBS或硬质合金球HBW,试验载荷随球直径不同而不 同,从3000
到31.25公斤力。
5.洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求 平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一
类。
布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。
6.洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。
布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。
7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。
布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。
8.在一定条件下,HB与HRC可以查表互换。
硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一 种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试
验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关 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具有近似的相应关系。因为硬< br>度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,
硬度換算公式:
1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)10+12
3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV)
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)10-3
硬度測定範圍:
HS<100 HB<500 HRC<70 HV<1300
(80~88)HRA, (85~95)HRB, (20~7 0)HRC洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C
为三种不同的标准,称为标尺A、标尺 B、标尺C。洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通
压痕硬度试验之一,三种标尺的初始压力均为98. 07N(合10kgf),最后根据压痕深度计算硬
度值。标尺A使用的是球锥菱形压头,然后加压至5 88.4N(合60kgf);标尺B使用的是直
径为1.588mm(116英寸)的钢球作为压头, 然后加压至980.7N(合100kgf);而标尺C使用
与标尺A相同的球锥菱形作为压头,但加压 后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用
相对较软的材料,而标尺C适用较硬的材料。
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具有近似的相应关系。因为硬
度值 是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越
高,硬度值也就越 高。但各种材料的换算关系并不一致。
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。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) 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的 淬硬
钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度
值( HB),单位为公斤力mm2 (Nmm2)。
2. 洛氏硬度(HR) 当HB>450或者试样 过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬
度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm的钢球,在一
定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据 试验材料硬度的不同,
分三种不同的标度来表示: HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的 硬度,用于
硬度极高的材料(如硬质合金等)。HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬 的钢球,
求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。HRC:是采用150kg载荷和钻
石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
3、 维氏硬度(HV) 以 120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料
表面,用材料压痕凹坑的表面积 除以载荷值,即为维氏硬度HV值(kgfmm2)。
『HK=139.54·PL2。式中:HK- 努普硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑对角线长度,
mm。我国和欧洲各国采用维氏硬度,美国 则采用努普硬度。兆帕(MPa)是显微硬度
的法定计量单位,而kgmm2是以前常用的硬度计算单位 。它们之间的换算公式为
1kgmm2=9.80665Mpa。常用磨料的显微硬度见下表。』
硬度测试标尺选择参考图”解析
——布、洛、维三种硬度计的选用
国际标 准ISO18265—2003中有一个“硬度测试标尺选用参考图”。这一参考图对于在金属硬度测
试 中如何选用硬度标尺给出了一个很直观的指导。笔者就自己所知,对图1所示的参考图解析如下:

图1 硬度测试标尺选择参考图
(取自国际标准ISO18265—2003)
图1中横坐标是维氏硬度HV30,范围是50~1100。纵坐标Y1是洛氏硬度,范围是0~120。纵坐< br>标Y2是布氏硬度,范围分为两部分,0~450为使用钢球压头,450~650为使用硬质合金球压头 。
图中区域1是有色金属,区域2是钢铁,区域3是硬质合金。从这份图上可读到以下信息:
1.维氏硬度计
维氏硬度试验在跨越有色金属、钢铁和硬质合金的宽广硬度范围内具 有一个统一的标尺,图中示
出的维氏硬度测试范围是50~1100HV。
其实维氏 硬度计具有更宽的的测试范围,测试的硬度值可以从几个HV到3000HV。可以涵盖几乎
全部的金属 材料,从很软的金属到很硬的淬火钢、硬质合金,以及玻璃、矿石、陶瓷、人造金刚石等。
2.布氏硬度计
布氏硬度计用于测试有色金属和大部分钢铁材料。
低硬度有色金属,例如铝和铝合金、紫铜等材料应采用0.102FD2=5的试验条件,也可采用
0. 102FD2=10的试验条件,硬度范围为50~100HBS.高硬度有色金属,例如超硬铝合金、黄铜、青 铜等
应采用0.102FD2=10的试验条件,硬度范围为100~150HBS.钢铁材料应采用0 .102FD2=30的试验条件,
硬度范围为150~450HBS及450~650HBW。
布氏硬度计测试范围的上限值是650HBW,这一数值相当于洛氏硬度的60HRC。
布氏硬度值和维氏硬度值具有较好的线性关系。
布氏硬度值和维氏硬度值数值接近,在硬度值小于450HB时大致有如下关系:HB≈HV。
布氏硬度计在硬度值为450以下时,应采用钢球压头,记作HBS,在硬度值450以上时应采用硬
质 合金球压头,记作HBW。
(关于布氏硬度试验的国际标准ISO 6506.1-1999 和中国标准GBT231.1-2002都取消了钢球压头,
统一采用硬质合金球压头。以后在进行布氏 硬度试验时,钢球压头和HBS硬度值将不再采用。)
3.洛氏硬度计
洛氏硬度试 验根据试验力和压头的不同组合,有多种标尺可以选择,不同的标尺用于测试不同硬
度范围或尺寸范围的 材料。
HRA标尺用于测试钢铁材料和硬质合金。其测试范围约为50~87HRA,在洛氏 硬度试验的各标尺中,
HRA是唯一可用于测试硬质合金材料的。
事实上,由于HR C标尺的广泛应用,HRA标尺很少用于测试一般钢铁材料,它的用途仅限于测试
硬质合金薄硬钢带和中 等厚度的表面硬化钢。 * HRC标尺是所有硬度试验方法中应用最为广泛的,钢铁材
料的硬度测试主要采用HRC标尺。
HRC标尺的测试范围包括调质钢、淬火钢、回火钢、硬铸铁、珠光体可锻铸铁和钛合金等,硬 度
值范围在20~67HRC。
尽管标准中给出HRC标尺的上限值可达到70HR C,但是考虑到金刚石压头的寿命,当硬度值大于
67HRC时, 人们一般都改用HRA标尺。
采用金刚石压头的表面洛氏HR15N、HR30N、HR45N标尺,其硬度测试范围与HR C相当,都是从较
硬的软钢到高硬度的淬火钢。这三个标尺的采用,实际上是对HRC标尺的补充,当试 样硬度符合HRC的测
试范围,只是厚度不足时,就可改用表面洛氏硬度N标尺。国家标准规定 ,对于 采用金刚石压头的洛氏硬
度标尺,试样厚度应大于压痕深度的10倍。HRC标尺的试验力是150kg 。而HRN标尺的试验力只有15~45kg,
减小了试验力,压痕就会变浅,就不会因试样过薄,发生 测砧效应而影响硬度测试的准确性。三种标尺的
选用规则也是根据试样的厚度。较厚的试样用HR45N 标尺,最薄的试样用HR15N标尺,采用HR15N标尺测
试淬火硬钢片时,试样厚度可薄至0.15 mm。当一个试样的厚度可以同时满足两个以上N标尺要求时,应选
用其中试验力最大的一个标尺,这样 有助于提高测试精度。
HRC硬度值和维氏硬度HV及布氏硬度HB之间有着一个粗略的换算 关系,了解了这一换算关系常
常会给人们带来方便。HRC=0.1HV=0.1HB。
HRB标尺也是应用很广泛的硬度测试标尺。它是较硬的有色金属和软钢的主要硬度测试手段。在
高硬度 黄铜、青铜、不锈钢、冷轧钢板的产品标准中都有采用HRB标尺测试材料力学性能的规定。图1所
示H RB标尺的测试范围是10~100HRB,当硬度值接近100HEB时,硬度测试的灵敏度降低,这时应改用 HRC
标尺。国家标准GBT230.1-2002规定的HRB标尺测试范围是20~100HRB, 这一点与图1是不同的。当材
料硬度小于20HRB时,由于压头压入过深,影响测试准确性,此时应改 用低一级的HRF标尺。
HRF标尺是应用较广泛的硬度测试标尺,它在图1中位于HRB标 尺的左侧,用于测试比HRB更软
的材料,例如紫铜、退火的黄铜、退火的薄钢板、一般的铝合金等。图 1中HRF标尺测试范围的下限值低
于50HRF,上限值接近120HRF,但是,无论是国际标准, 还是中国标准,规定的HRF标尺适用范围都是60~
100HRF。当硬度值超过100HRF时,应 改用高一级的HRB标尺。当硬度值低于60HRF时,应改用低一级的
HRH标尺。
国家标准规定,对于采用钢球压头的各种洛氏硬度标尺,试样厚度应大于压痕深度的15倍。当采
用HR B、HRF标尺试样厚度已经不能满足标准的要求时,应改用表面洛氏硬度T标尺,T标尺是HRB、HRF标尺的补充,用于测试软金属薄材料。
图1中只给出了HR30T标尺,其实共有HR1 5T、HR30T、HR45T三个标尺可供选择,选用的规则也
是根据材料的厚度,厚一些的材料用H R45T标尺,薄的材料用HR15T标尺。在材料厚度可以满足要求的条
件下,应尽量选用大一些的试 验力,这样有助于提高测试精度。对于T标尺测试范围内的高硬度试样,可
测试的最小试样厚度达到0. 15mm。
图1作为选用硬度试验方法的参考非常直观,十分便于理解和记忆。它是一份重要 的、不可多得
的技术资料。

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