Hoeveel weet je over de hardheid van het materiaal?

Om de prestaties en levensduur te garanderen, moet het materiaal van de snijgereedschappen, meetgereedschappen en mallen die in de mechanische productie worden gebruikt, voldoende hardheid hebben.Vandaag zal ik met u de hardheid van materialen bespreken.Hardheid is een maat voor het vermogen van een materiaal om lokale vervorming te weerstaan, met name plastische vervorming, deukvorming of krassen. Over het algemeen geldt: hoe groter de hardheid van het materiaal, hoe beter de slijtvastheid, zoals tandwielen en andere mechanische onderdelen die een bepaalde hardheid vereisen om voldoende slijtvastheid en levensduur te garanderen.

Soorten hardheid

Zoals hierboven getoond, waren er vroeger zoveel soorten hardheid. Ik zal u kennis laten maken met de gebruikelijke en praktische indrukhardheidstest in metaalhardheid.

Definitie van hardheid

1. De Brinell-hardheid

De Brinell-hardheidstestmethode (symbool HB), die een geaccepteerde hardheidsspecificatie is geworden, is een van de eerste methoden die is ontwikkeld en samengevat, en heeft bijgedragen aan de opkomst van andere hardheidstestmethoden.

Het principe van de Brinell-hardheidstest is: de indenter (stalen bal of hardmetalen bal, diameter D mm) oefent de testkracht F uit, waarna de contactoppervlakte S (mm²) tussen de balindenter en het monster wordt berekend op basis van de concave diameter d (mm) die door de indenter wordt achtergelaten, en de verkregen waarde van de testkracht wordt afgetrokken. Wanneer de indenter een stalen bal is, is het symbool HBS, en wanneer het een hardmetalen bal is, HBW. k is een constante (1/g = 1/9.80665 = 0.102).

2. De Vickers-hardheid

Vickers-hardheid (symbool HV) is de meest gebruikte testmethode die met elke testkracht kan worden getest, vooral op het gebied van kleine hardheden onder 9.807 N.

De Vickers-hardheid is de waarde die wordt verkregen door de testkracht F (N) te delen door de contactoppervlakte S (mm²) tussen de standaardplaat en de indenter, berekend op basis van de diagonaallengte d (mm, de gemiddelde lengte in beide richtingen) van de deuk die op de standaardplaat wordt gevormd door de indenter (vierkante conische diamant, relatieve oppervlaktehoek = 136°) bij de testkracht F (N). k is een constante (1/g = 1/9.80665).

3. De Knoop-hardheid

De Knoop-hardheid (symbool HK), zoals getoond in de volgende formule, wordt berekend door de testkracht te delen door de projectieoppervlakte A (mm²) van de deuk, gebaseerd op de langere diagonaallengte d (mm) van de deuk die op de standaardplaat wordt gevormd bij de testkracht F door het indrukken van de lange diamantindenter met relatieve zijhoeken van 172°30' en 130°.

Knoop-hardheid kan ook worden gemeten door de Vickers-indenter van een microhardheidsmeter te vervangen door een Knoop-indenter.

4. De Rockwell-hardheid

De Rockwell-hardheid (symbool HR) of Rockwell-oppervlaktehardheid wordt gemeten door een voorbelastingskracht op de standaardplaat uit te oefenen met behulp van een diamantindenter (puntkegelhoek: 120°, puntstraal: 0.2 mm) of een sferische indenter (stalen bal of hardmetalen bal), vervolgens een testkracht uit te oefenen en de voorbelastingskracht te herstellen.

Deze hardheidswaarde is afgeleid van de hardheidsformule, die wordt uitgedrukt als het verschil tussen de deukdiepte h (µm) tussen de voorbelastingskracht en de testkracht. De Rockwell-hardheidstest gebruikt een voorbelastingskracht van 98.07 N, en de Rockwell-oppervlaktehardheidstest gebruikt een voorbelastingskracht van 29.42 N. Het specifieke symbool dat wordt verstrekt in combinatie met het type indenter, de testkracht en de hardheidsformule wordt een schaal genoemd. De Japanse Industriële Standaarden (JIS) definiëren verschillende gerelateerde hardheidsschalen.

HR (Diamantindenter, Rockwell-hardheid) = 100 - h/0.002 h:mm

HR (Balindenter, Rockwell-hardheid) = 130 - h/0.002 h:mm

HR (Diamant/balindenter, oppervlakte Rockwell-hardheid) = 100 - h/0.001 h:mm

Hardheidstestmachines

worden veel gebruikt omdat ze eenvoudig en snel te bedienen zijn en direct op het oppervlak van grondstoffen of onderdelen kunnen worden getest.

Gids voor hardheidselectieSelectiegids voor hardheidstestmethoden ter referentie:

Materiaal

Micro Vickers-hardheid

Op basis van het feit dat objecten met dezelfde hardheid gelijke weerstand bieden aan de twee soorten Knoop en Vickers indenters, worden de spanningen van de twee soorten Vickers en Knoop indenters onder belasting respectievelijk afgeleid, en vervolgens wordt volgens σHK=σHV, HV=0.968HK verkregen. Deze formule wordt gemeten onder lage belasting en de fout is relatief groot. Bovendien, wanneer de hardheidswaarde groter is dan HV900, is de fout van deze formule erg groot en gaat de referentiewaarde verloren.

• Na afleiding en correctie wordt de conversieformule van Knoop-hardheid en Vickers-hardheid voorgesteld.

• Geverifieerd met werkelijke gegevens, is de maximale relatieve conversiefout van de formule 0,75%, wat een hoge referentiewaarde heeft.
• Conversie van Rockwell naar Vickers

De conversieformule van Hans· Qvarnstorm, voorgesteld door Qvarnstorm, wordt aangepast om de conversieformule van Rockwell-hardheid naar Vickers-hardheid te verkrijgen:

• Deze formule wordt geconverteerd met de standaardgegevens van ferrometaalhardheid gepubliceerd in China, en de HRC-fout ligt in principe binnen het bereik van ±0,4 HRC, de maximale fout is slechts 0,9 HRC, en de maximale berekende HV-fout is ±15 HV.

• Volgens de spanning σHRC=σHV van verschillende indenters wordt de formule verkregen door de relatiecurve tussen Rockwell-hardheid en Vickers-hardheid deukdiepte te analyseren.

Deze formule wordt vergeleken met de nationale standaard experimentele conversiewaarde, en de fout tussen het berekeningsresultaat van de conversieformule en de standaard experimentele waarde is ±0,1 HRC.

• Volgens de werkelijke experimentele gegevens wordt de conversie van Rockwell-hardheid naar Vickers-hardheid besproken door lineaire regressie, en wordt de formule verkregen:

Deze formule heeft een klein toepassingsbereik en een grote fout, maar is gemakkelijk te berekenen en kan worden gebruikt wanneer de nauwkeurigheid niet hoog is.

• Conversie van Rockwell naar Brinell-hardheid

De relatie tussen Brinell-deuk en Rockwell-deukdiepte werd geanalyseerd, en de conversieformule werd verkregen volgens de spanning σHRC=σHB van de indenter.

• De fout tussen de berekende resultaten en de standaard experimentele waarden is ±0,1 HRC.

• Volgens de werkelijke experimentele gegevens werd de formule verkregen met de lineaire regressiemethode.

De formulefout is groot en het toepassingsbereik is klein, maar de berekening is eenvoudig en kan worden gebruikt wanneer de nauwkeurigheid niet hoog is.

• Conversie van Brinell naar Vickers

De relatie tussen Brinell-hardheid en Vickers-hardheid is ook gebaseerd op σHB=σHV.

• Het conversieresultaat van deze formule wordt vergeleken met de conversiewaarde van de nationale standaard, en de conversiefout is ±2 HV.

Knoop naar Rockwell conversie

Omdat de corresponderende curven van Knoop en Rockwell vergelijkbaar zijn met parabolen, wordt de benaderde conversieformule afgeleid uit de curven.

• Deze formule is nauwkeurig en kan als referentie worden gebruikt.