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《清明日》原文及翻譯賞析

朝代:唐朝作者:溫庭筠

[拼音]:yingdu shiyan

[英文]:hardness test

在古代,人們就用軟硬的概念來品評金屬質量,還用金屬互壓、異物壓入或劃傷等原始方式來比較研究金屬的軟硬。至19世紀中葉,鋼鐵應用日趨廣泛,硬度測試方法和裝置的研究也廣泛展開;到本世紀20年代前後,布氏、肖氏、洛氏和維氏硬度試驗機相繼問世。金屬硬度乃表示金屬相對的軟硬程度。硬度值也不能直接用於機件設計。但因硬度測試簡便易行,常用於材料質量控制和試驗研究。硬度試驗可分靜態法和動態法兩類,靜態法中常用的為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度試驗法,動態法為肖氏硬度和錘擊布氏硬度試驗法。

布氏硬度

用HB表示。最常用的靜態壓入硬度,適用範圍為 HB8~450。測定方法系用規定負荷(

P

)均勻平穩地將一定直徑 (

D

)鋼球垂直壓入受試金屬平整光滑的表面,停留規定時間後,卸荷並測量試樣上彈性恢復後的球面壓痕直徑(d),代入下式算出單位壓痕面積上的平均壓力,即得所求HB值:

《清明日》原文及翻譯賞析

通常此值可從對照表中查得。根據相似定理及

P

/

D

2=

K

(常數)關係式,可將不同的

D

K

值組合,得出不同的

P

,供測試各種硬度金屬時選用。例如,對較硬金屬採用

P

=30

D

2,而對軟金屬則選用

P

=10

D

2或

P

=2.5

D

2。為保證測試結果準確,試樣厚度不得小於壓痕深度的10倍,如另有規定,試樣厚度不應小於壓痕深度的8倍,d與

D

間應符合0.25

D

D關係,且兩壓痕中心和壓痕中心距試樣邊緣都應留有足夠距離。測量時,試樣表面應光潔和平滑。

測定布氏硬度時負荷與壓痕面積較大,除易於精確測試外,資料的重現性和可比性均較高。對於組織不均勻金屬,通常只有用布氏法才能獲得可比性好而分散度較小的平均硬度值。但由於布氏壓頭為鋼球,剛度較低,不能用於硬度超過HB450的材料,且因壓痕大而較深,一般不宜用於測定薄材和成品部件。對硬度大於 HB450的材料,可採用硬質合金壓頭。

維氏硬度

用HV表示。一種靜態壓入硬度,適用範圍為HV8~1000,特別宜於測試硬度超過HB450薄的淬火回火部件和材料以及各種滲層和覆層。測試時採用對面夾角136°的正四稜錐金剛石壓頭,5~1000kgf(分六級)負荷(

P

),並測量壓痕兩對角線(d),然後從對照表中查出或代入下式算出HV:

《清明日》原文及翻譯賞析

由於維氏、布氏方法相似,對硬度較低的金屬,HV和HB值一般相同或接近。

顯微硬度

用HM表示。一種靜態壓入硬度,所用壓頭和測試原理與維氏硬度相同,但負荷僅為1~200gf。由於壓痕小而淺,所以試樣必須製成拋光金相試片,且在磨拋過程中應儘量避免過熱和加工硬化。另有一種努氏顯微硬度(HK),所用壓頭系長短對角線比為7:1的金剛石稜錐體,壓痕面積大而淺,適用於極薄材料和覆層。顯微硬度和努氏硬度主要用於實驗室中測定金屬各組成相和夾雜物相的硬度。

洛氏硬度

用HR表示。一種廣泛應用的靜態壓入硬度,所用壓頭為頂角120°、圓弧半徑0.2mm的金剛石圓錐或直徑1/16英寸 (1.588mm)的鋼球,所測量的是壓痕深度而不是面積。按不同壓頭和總負荷

P

(初負荷

P

1+主負荷

P

2),HR有三種常用標度:

(1)HRC金剛石圓錐,

P

為150kgf,適用範圍20~67;

(2)HRB鋼球,

P

為100kgf,適用範圍25~100;

(3)HRA金剛石圓錐,

P

為60kgf,適用範圍70~85。洛氏硬度測試由於負荷較大,壓痕較深,不能用於薄材及較薄滲塗層。對材料表皮硬度的測試,另有表面洛氏硬度標度,其

P

1為3kgf,

P

為15、30和45kgf;對金剛石圓錐和鋼球壓頭分別以 HR15N、HR30N、HR45N和HR15T、HR30T、HR45T標度表示。

洛氏硬度試驗,由於使用兩種壓頭,適用範圍廣泛,其壓痕小且可快速直讀,宜於大批量工件的測試;但因壓痕小,測定精確度不如布氏硬度,因而對某些材料代表性差,對嚴重偏析和組織不均勻金屬,硬度值的重現性較差,分散度亦較大。

肖氏硬度

用HS表示。一種常用的動態硬度。其測試方法是使一定重量的金剛石或鋼球衝頭,從一定高度自由落下衝擊受試材料表面,根據回跳高度來衡量金屬的軟硬程度。肖氏硬度只適用於彈性模量相同的材料間的相互比較,否則會得出橡膠的HS值高於鋼的錯誤結論。

錘擊布氏硬度

另一種動態硬度。其測試方法是將與受試金屬硬度相似的標準硬度棒插入硬度計中,使鋼球壓頭分別抵緊試件和標準棒,並用手錘擊打施力杆一次,然後測量試件和棒上的壓痕直徑,從對照表中查出試件的布氏硬度值。這是一個近似值,誤差可達 ±7%。

肖氏和錘擊布氏硬度試驗的特點在於儀器輕便,操作簡單,可快速經濟地進行大批量產品的現場檢測。

由於各種靜態硬度和動態硬度的具體規定和測試原理互不相同,因而所得硬度值不能直接相互比較,必要時可用公認的實測換算表進行換算。

參考書目

S.R.Williams,Hardness and Hardness Measureme- nts,ASM,Cleveland,Ohio,1942.

D.Landau,Hardness,The Nitralloy Corporation,NewYork,1943.

E.D.Harmer,The Testing and Inspection of Engineering Materials,McGraw-Hill,New York,1964.

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