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硬度测试:问题和解决方案

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-11-27
内容摘要:洛氏硬度测试可以说是热处理行业用来衡量热处理过程成败的最常用工具。它是在车间,质量控制部门或冶金实验室中执行的看似最简单的测试之一,但可以说是最难正确执行的测试之一。让我们了解更多。 什么是硬度?硬度的通用定义是材料对施加力的抵抗力的量度,并且涉及在静态载荷下使用固定几何形状的压头。但是,硬度也可以...

洛氏硬度测试可以说是热处理行业用来衡量热处理过程成败的最常用工具。它是在车间,质量控制部门或冶金实验室中执行的看似最简单的测试之一,但可以说是最难正确执行的测试之一。让我们了解更多。

 

什么是硬度?

硬度的通用定义是材料对施加力的抵抗力的量度,并且涉及在静态载荷下使用固定几何形状的压头。但是,硬度也可以指刚度(耐回火性)或耐刮擦,磨损或切割。可以认为是材料在使用中抵抗永久变形(即弯曲,折断或形状改变)的能力。硬度越大,其电阻越大。重要的是要认识到,材料的硬度高度取决于其微观结构,然而,微观结构又受热处理过程的影响。

硬度不是基本的材料性能,而是复合值。因此,这表明一切都很好,而不是保证一切都很好。引起极大兴趣的是,硬度可以直接与材料的预期强度相关,否则将需要进行破坏性测试才能测量。如果将硬度测试视为无损测试,则通常要考虑远离工作表面的硬度凹痕的位置。

硬度测量方法分为三大类,具体取决于测试的方式:划痕硬度,压痕硬度(图1)和动态回弹硬度(图2)。洛氏硬度测试仪可以是台式设备,也可以是便携式设备。

 

罗克韦尔测试技巧

许多不同的因素都会影响硬度测试的结果。在大多数情况下,错误的或误导性的读数是不良的测试实践造成的结果,这些实践违反了简单但基本的测试规则。这导致好的零件被丢弃或报废,或者更糟糕的是,坏的零件被接受和使用。通过遵循这些规则,可以获得准确的硬度读数。为了帮助实现这一目标,我们收集了热处理机面临的一些最常见的洛氏硬度测试问题和解决方案(无特定顺序)。

  1. 请遵循ASTM E18(最新版本),“金属材料洛氏硬度的标准测试方法”或适用于所测试材料的适当ASTM标准中概述的测试准则。
     

  2. 始终使用具有经认可的外部服务提供商提供的最新校准标签的硬度计。
     

  3. 使用测试块来验证硬度读数。通常,在一个测试块上执行三个读数,然后将平均值与该块上标记的值进行比较。这应该每天进行。切勿在两侧使用测试块。仅在一侧使用它,因为面向砧底面的菱形标记会导致错误的读数。可以将旧的测试块放下来,标记为废料,并在更换压头或砧座时用于“设置压头”。请记住,压头或砧座更换后零件上的第一次读数应丢弃。
     

  4. 检查压头是否损坏(破裂或破裂的钻石或扁平的球),这会产生错误的读数。每周执行一次检查,方法是从机器上卸下压头,然后使用低倍率放大倍数(10-50X)(例如,立体显微镜或珠宝商的眼睛环)检查笔尖,以检查是否损坏。除非您检查所有表面(通常是成一定角度),否则有时很难发现扁平球。如果您看到读数始终很高或不稳定,请立即执行此检查。一个古老的热处理机的窍门是在移开压头时将一个手指放在压头的尖端,以防止意外损坏。
     

  5. 零件和测试仪的清洁度至关重要。在测试之前,清除零件或机器上的任何水垢,碎屑,污垢和油污。即使是少量的碎屑,也会使读数最多改变几个洛氏点。在操作之前和换班时,请移除并清洁压头和砧座。进行硬度测试之前,先轻轻打磨然后清洁零件的底部和顶部表面。
     

  6. 非平坦表面会改变读数。极其粗糙或有纹理的表面(例如,加工标记)可能会导致读数不一致。在进行硬度测试之前,先对底部和顶部表面进行轻微打磨。
     

  7. 考虑到曲面的曲率。请记住,对于小直径形状的洛氏A,C和D标尺,必须在小直径形状的硬度读数上添加一个校正因子,该校正因子会随表观硬度和零件直径而变化。适当的ASTM E18表中显示了要添加的校正因子。此外,请勿将先前的菱形标记朝着砧座向下旋转,因为该凹痕会引起微观运动并导致读数降低。
     

  8. 如果零件移动,则读数无效(即使它在指定范围内)。丢弃这些读数,不要将它们包括在平均值中。在许多情况下,会以适当的注释记录读数,说明为什么不使用它们。
     

  9. 请记住,需要最小的外壳深度来支持给定的洛氏秤并产生有效的读数(有关详细信息,请参见ASTM E18)。例如,在Rockwell-C秤上,需要最小外壳深度为0.030英寸才能保持60 HRC读数。较浅的表壳深度可能会产生柔和的读数,因此更改为A刻度或表面刻度(例如N刻度)是合适的。
     

  10. 不垂直于压头的表面会产生错误的读数。请记住,表面应平整2度以内。读取安装样本时要小心。它们必须平坦,厚实,并且在负载下不能弯曲。显微硬度测试可能更合适。

  11. 请记住,A标尺涵盖了Rockwell-C和Rockwell-B范围,通常是很好的裁判。
     

  12. 读数太靠近样品边缘可能会损坏压头并产生错误的读数。根据ASTM E18,压痕与边缘的间距应不小于压痕直径的2.5倍。如果金属向外弯曲,则压头距离边缘太近,读数无效。
     

  13. 读数距离太近会导致错误的(较高的)硬度读数。在测试(校准)模块上也是如此,在这种情况下,人们常常试图在一个区域放置太多读数,以节省购买新模块的成本。压痕应按照ASTM E18间距–间隔三个直径。
     

  14. 不正确支持的部件将产生错误的读数。大型且形状不规则的零件需要得到良好的支撑。即使在测试期间轻微移动的零件也会产生错误的读数-即使该读数落在所需的硬度范围内。将砧座更改为可保持零件静止的砧座。可能还需要其他外部支撑设备(例如Steady-Rest®)。
     

  15. 样品太薄会产生错误的读数。被测材料的厚度至少应为压痕深度的10倍。最小可接受厚度可以在ASTM E18表中找到。在对薄片或箔材料进行硬度测试时,可以使用特殊的(预硬化)砧。

最后,贴上挂图,并在方便的地方放置层压卡,以显示各种硬度测试标尺及其相互之间的关系。几乎所有制造硬度测试设备的公司都免费提供它们。

 

概要

大多数人不需要在硬度测试的所有复杂细节上都是专家。但是,重要的是用户必须选择适当的硬度测试方法和比例,考虑零件的几何形状和测试位置,并考虑设备和测试限制。否则,可能会导致无法正确解释材料的真实状态,性能和硬度。

如果您在硬度和硬度测试方法方面有争议,请首先确认的是指定硬度适用于该材料。然后确认如何测量硬度以及该方法是否适合该样品。尽管硬度测试仪或实验室之间的不确定性可能会有所不同,但如果方法正确,则可以期望达到一定程度的共识。


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