硬度計中常用的是壓入法硬度試驗,即布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。其它采用回跳法的有里氏硬度和肖氏硬度,其值代表金屬彈性變形的大小。
肖氏硬度又稱回跳硬度,這一檢測方法是美國人肖爾(A. F. Shore)于1906年發(fā)明的。美國肖氏儀器公司(SHORE INSTRUMENT & MFG. CO.)先制造了C型和D型肖氏硬度計,20世紀90年代該公司又研制成E型肖氏硬度計。C、D、E三種型號肖氏硬度計我國均已能生產(chǎn)。由于肖氏硬度計有便于攜帶、操作方便、測試迅速、壓痕淺而小等特點,因而適用于冶金、重型機械工業(yè)方面對大型制件、原材料進行現(xiàn)場測定。盡管與靜態(tài)檢測方法相比其準確度較低,但至今仍是一種*的硬度檢測法。《金屬肖氏硬度試驗方法》國家標準為GB/T 4341-2001。
一、 原理
肖氏硬度檢測是以一定質(zhì)量的沖頭,從一定高度自由下落到試樣表面上,沖頭的動能一部分消耗于試樣表面的塑性變形,另一部分則以彈性變形方式瞬間儲存在試樣內(nèi)。當后一部分能量重新釋放出來時,會使沖頭回跳,硬度與回跳高和回跳速度成正比,C型和D型肖氏硬度計是以回跳高度作為硬度的量度;E型肖氏硬度計則是以回跳速度(沖頭回跳通過線圈時感應(yīng)出與速度成正比的電壓,經(jīng)過硬度計配置的計算機處理得出其硬度值)作為硬度的量度。如某一種金屬彈性極限高(硬度高),消耗于塑性變形中的能量小,儲存的彈性變形能量大,回跳就高、回跳的速度快;反之,另一種金屬,消耗于塑性變形中的能量大,儲存在彈性變形中的能量就相對減少,回跳就低、回跳速度相對變慢,硬度值低。
硬度值的表示:肖氏硬度符號為HS,表示時應(yīng)注明所用標尺。如:70 HSC或70 HSD或70 HSE,分別代表用C型、D型、E型肖氏硬度計測定的硬度值。
二、計算公式
氏硬度值的高低,是以沖頭回跳的高低、回彈速度來反映的。在不考慮空氣阻力的條件下,可以從物理學(xué)的動能和勢能轉(zhuǎn)換并以能量守恒原理為基礎(chǔ)進行分析計算。肖氏硬度的計算公式如下:
HS(C、D)=K*h2/ h1 式中 h2 ——沖頭回彈高度;
h1 ——沖頭下落高度;
K ——系數(shù)。
三、使用過程中的檢定規(guī)范
1、環(huán)境條件
室溫:10-35℃;
相對濕度≤80%;
環(huán)境清潔、無震動,周圍無腐蝕性介質(zhì)。
2、示值檢定
檢定前,先在硬度塊上測試兩點,使硬度計各部分處于工作狀態(tài);
檢定時,型硬度計用壓緊機構(gòu)把硬度塊壓緊在試臺上,壓緊力約為200N,C型硬度計用D標尺的標準肖氏硬度塊檢定;
檢定時,釋放沖頭鼓輪的轉(zhuǎn)動時間為1s,復(fù)位應(yīng)緩慢平穩(wěn);
檢定時,兩相鄰壓痕中心距不小于2mm,壓痕中心至硬度塊邊緣的距離應(yīng)不小于7mm;
檢定時,在硬度塊的工作面上均勻分布測試5點。
3、檢定結(jié)果處理
檢定的5點算術(shù)平均值與標準硬度塊硬度值之差,即為該硬度計的示值誤差;
檢定的5點中大值與小值之差,即為該硬度計的重復(fù)性;
檢定示值誤差不大于2.5HSD,重復(fù)性不大于2.5HSD,則該硬度計合格。
四 結(jié)論
回跳法硬度測量產(chǎn)品與壓力法硬度測量產(chǎn)品相比,它的優(yōu)勢在于體積小、便攜式的特點,方便用戶現(xiàn)場使用。
回跳法硬度檢測產(chǎn)品包括肖氏與里氏檢測的兩種產(chǎn)品。肖氏與里氏相比大的優(yōu)勢就是可以任意方向測量。
肖氏考察的是沖擊體回彈的垂直高度,因此決定了肖氏硬度儀要垂直向下使用,這勢必在實際中造成很大的局限性;而里氏就不同了,歷史考察的是沖擊體回彈與沖擊的速度,通過速度修正,可以在任意方向上使用,極大方便了使用著。