布氏硬度与洛氏硬度的差异


硬度是衡量材料抵抗压痕或变形的指标。它是工程和制造应用中至关重要的特性,因为它决定了材料是否适合特定任务。测量材料硬度的方法有很多,包括布氏硬度和洛氏硬度测试。在本文中,我们将探讨这两种方法之间的差异。

什么是布氏硬度?

布氏硬度 (HBW) 是施加力与压痕表面的比率。压头是一个硬金属球,直径为 D,由力 F 压入材料的表层。球的直径经过标准化,为:10;5;2.5;1 毫米。

通过压入测试材料,生成形状为底部直径 dB 的立方体的直径和深度为 hB 的压痕。布氏硬度计施加 9.807N 至 29420N 的冲击力,具体取决于测试材料和压球的直径

在测试钢或钢材时,通常施加载荷 10 至 15 秒,对于其他较软的材料,必须施加载荷至少 30 秒。必须净化和脱脂测试对象,并且表面光滑,以便尽可能精确地测量以确定圆顶碗的直径。

在测量期间,不得有任何振动,因为它们可能过分影响测量硬度的值。布氏硬度是一个无量纲量。与其他硬度测试方法相比,布氏球留下的印记最深且最大,因此在功能和/或美观上损坏了表面(如果在产品上而不是在样品上测量硬度)。

什么是洛氏硬度?

与布氏和维氏方法不同,洛氏方法测量的是压头的穿透深度,而不是压痕的尺寸。因此,对于洛氏方法,硬度在释放后在硬度标尺上读取。

压头由钻石杆或金合欢球制成,杆钻的顶角为 1200 度,半径为 0.2mm 圆,而球直径为 1/16 英寸和 1/8 英寸。HRB(球)测试用于软质和中硬金属,而 HRC(锥)用于硬木和通常经过热处理的材料。

压头的总可能穿透深度为 0.2mm(HRC)或 0.26mm(HRB),并通过 HRC 方法分为 100 部分或 HRB 方法分为 130 部分,因此洛氏方法的硬度为:1e=0.002m。在 HRC 方法中,压头具有钻石杆的形状,预载荷 F0=98.07 N 加载 3 秒,从而获得测量穿透深度的起点。

总载荷 F 随后增加主载荷 F1=1373N,持续时间为 4±2 秒,并且硬度值定义了移除主载荷 F1 后压头回弹引起的压痕深度 hR,以及材料弹性。对于 HRB 方法,测量原理是相同的,除了钢球的压痕用预载荷 F0=98.07N 或主载荷 F1=882.6N,因此总载荷为 F=980.7N。

差异:布氏和洛氏硬度

布氏硬度测试和洛氏硬度测试之间有几个差异。最显著的差异之一是所使用的压头类型。布氏测试使用硬化钢球,而洛氏测试使用金刚石锥或硬化钢球。压头的选择取决于所测试的材料和所需的精度水平。金刚石锥通常用于较硬的材料,而硬化钢球用于较软的材料。

这两个测试之间的另一个差异是测量方法。布氏测试测量压痕的直径,而洛氏测试测量压痕的深度。这会影响结果的准确性,因为测量压痕的直径比测量其深度更具挑战性。

这两个测试中使用的测量单位也不同。布氏硬度数以千克/平方毫米(kg/mm²)表示,而洛氏硬度数以任意单位(HRA、HRB 等)表示。这可能会使这两个测试之间的结果比较更加困难。

这两个测试的测试程序也有所不同。布氏测试涉及在指定时间段内施加恒定力,而洛氏测试涉及施加初始力然后施加次级力。这会影响结果的准确性,因为施加两个力可能会向测试中引入更多变量。

最后,可以使用这两种方法测试的材料有所不同。布氏测试更适合较软的材料,如铝、铜和黄铜。另一方面,洛氏测试更适合较硬的材料,如钢和钛。

下表重点介绍了布氏硬度和洛氏硬度之间的主要差异 -

特征

布氏硬度

洛氏硬度

压头

布氏方法中,压痕器是一种直径为 D 的石灰球(硬度高达 450HB)或硬金属(硬度高达 650HB),它通过力 F 发射到材料的表层。

球形的标准直径为 10、5、2.5、2 和 1 mm

在洛氏方法中,使用了多种类型的压痕器:对于软质材料,使用小钢球(HRB 方法),对于硬质材料,使用金刚石锥(HRC 方法)。

金刚石锥的峰角为 1200 度,半径为 0.2 mm 圆,而钢球的直径为 1/16 英寸、1/8 英寸、1/4 英寸和 1/2 英寸。

持续时间

布氏试验非常慢(30 – 60 秒)。

洛氏试验较短(10 – 15 秒)。

计算

布氏硬度 (HB) 是施加的力 F (N) 与指纹表面 S (mm2) 的比值:HBW = (F*0.102/S);S = π*D*h。

在洛氏方法中,HRB = 130 – (e/0.002);HRC = 100 – (e/0.002)

应用

布氏方法用于软质和中硬质材料。

洛氏试验用于软质和中硬质材料(铝、软钢、铜合金等)。

结论

总之,布氏和洛氏硬度试验都是测量材料硬度的常用方法。它们在所使用的压痕器类型、测量方法、测量单位、测试程序以及可测试材料方面有所不同。

为特定应用选择合适的测试取决于所测试的材料、所需的精度级别和设备的可用性。务必选择适当的方法以确保准确可靠的结果。

更新于: 2023 年 8 月 21 日

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