硬度试验.doc

硬度試驗培訓熱處理及表面硬化處理是否妥當我們常以硬度來測試就硬度之實用意義而言可分為以下五種 1.凹痕硬度物體表面受靜力或動力作用時殘留變形抵抗之程度。 2.反跳硬度物體對于沖擊荷重之能量吸收之程度。 3.划痕硬度物體對于划痕抵抗之程度。 4.磨損硬度物體對于磨蝕抵抗之硬度。 5.切削硬度物體對于切削抵抗之硬度。 以上各種硬度一般以第一種凹痕硬度較為常用總之所謂"硬度"系指物體忍耐與抵抗任何外力使其受磨或殘留永久變形之特性。 就硬度試驗之方法不同亦可分為以下六種1.勃氏硬度2.洛氏硬度3.洛氏特殊硬度4.維克氏硬度5.微小硬度6.蕭氏硬度 其中前五種均為凹痕硬度第六種為反跳硬度。勃氏硬度試驗于1900年由瑞典人Brinell所發表根據美國ASTM規定壓痕器通常用直徑10mm鋼球針對不同材料施以不同荷重例如鋼鐵用300KG軟金屬用500KG另外對于施壓時間亦因材料而有所不同鋼鐵為10秒以上軟質金屬為30秒以上。 對于硬度為HB260?600之材料宜选用3000KG荷重對于HB80?300之材料宜选用1500KG荷重至于HB26?100之材料則选用500KG荷重。 避免測試太硬的材料。鋼質壓痕器測試HB450以下材料鎢鋼合金壓痕器測試HB650以下材料。 太硬太薄以及表面硬化處理之材料均不適合以勃氏硬度試驗來測試。 洛氏硬度試驗 洛氏硬度試驗系以壓痕器壓入試體的深度而定義之其與勃氏硬度試驗不同之處在于硬度值可于實驗后直接讀取加之操作簡便試驗時間短暫。 洛氏硬度試驗其壓痕器材質有金鋼石圓錐與鋼球兩種 金鋼石圓錐適用于較硬材料鋼球用于較軟材料其鋼球尺寸直徑大小分為1/16寸1/8寸1/4寸荷重有150KG100KG60KG等三種（原有基本荷重10KG以外再加140KG90KG50KG） 洛式硬度分類詳如表洛氏試驗各類硬度表洛式硬度刻度壓痕器試驗荷重（Kgf）適用范圍A金鋼石圓錐60硬材料鋼及超硬合金鋼D金鋼石圓錐100C金鋼石圓錐150F1/16鋼球60比上項較軟的材料如銅合金等B1/16鋼球100G1/16鋼球150H1/8鋼球60更軟之材料如鋁合金及粉末合金E1/8鋼球100K1/8鋼球150L1/4鋼球60塑膠等極軟之材料M1/4鋼球100P1/4鋼球150 HRB硬度如超過100以上則鋼球有壓扁之慮須改用C尺度以金鋼石錐試驗之最硬之鋼其硬度可達HRC70C尺度之測試范圍宜在HRC20以上否則誤差較大試體表面須平面且無鏽無孔其厚度須使凹痕背面無壓凸痕跡軸類等圓斷面試體宜先挫出一小平面以V型塊架穩后測試之。 試驗時應注意事項(1)試料的上下兩面須平行且底面須與砧座密合若有毛頭鏽蝕或污物時所測硬度值會變小。(2)試料厚度至少須為壓痕深度的10倍以上。(3)測試面與壓痕器心軸應垂直如測試面傾斜可使用適當的治具調整之使其垂直于壓痕器心軸。(4)圓筒面的試料可用V型砧座但測試的硬度值會低于實際的硬度故應將曲面弧度注記于記錄內。(5)更換壓痕器或更換砧座時應將支柱大幅降下后再行更換。(6)凹痕與凹痕之間的距離須為凹痕直徑的4倍以上凹痕距離試片邊緣須為凹痕直徑的2.5倍以上。(7)試料與壓痕器接觸后砧座上升須緩慢使指針慢慢接近零點若指針超過±5?刻度則須更換測定位置重新設定。(8)加壓速度與壓力持續時間長短皆會影響測定值故須保持適當的條件測定一般而言加壓速度與壓力持續時間皆定為4?5秒較為適宜。(9)儀器所在位置應避免振動儀器使用前必須以硬度標准塊校准之鋼球與金鋼石錐等壓痕器要定期檢查是否損壞變形。 表N-1硬度范圍平均值變異量HRC60?65±0.80.8以下HRC45?50±0.80.8以下HRC30?35±1.21.0以下HRB90?95±1.21.5以下HRB30?35±1.52.0以下 洛氏特殊硬度試驗 當檢驗軟材料極薄之斷面或表面硬化鋼之表皮硬度時必須选用一種特殊試驗儀器以供氮化鋼剃刀片薄層滲碳物及黃銅片青銅片鋼片等之硬度試驗此種硬度試驗機其最大壓痕深度小于0.127mm壓痕器有金鋼石錐與1/16寸鋼球兩種其小荷重為3Kg大荷重為15Kg30Kg或45Kg刻度盤上每格表示1/1000mm之深度其他與一般洛式硬度試驗機甚相同惟其測定深度之裝置更為靈敏。 當測試氮化鋼等表面硬化層之硬度時以金鋼石錐為壓痕器硬度記號為"N"當測試金屬薄片時以1/16寸鋼球為壓痕器硬度記號為"T" 維克氏硬度試驗 維克氏硬度系凹痕硬度之一種所用壓痕器為對面夾角136?之金鋼石正方錐在試料上以荷重F(Kgf)壓入。 在JIS標准中以荷重大小之不同將此硬度試驗機區分為維克氏硬度試驗機（荷重1KG以上）及微小硬度試驗機（荷重小于1KG）兩種其中維克氏硬度試驗機其荷重為5-120KG其硬度值與荷重大小無關而以試料大小厚度而选擇荷重其硬度值與勃氏硬度值極為接近一直到勃氏硬度300為止當材料更硬時勃氏硬度數便逐漸較維氏硬度數低而維克氏硬度最高可測至HV1800相當于洛氏硬度HRC80。 由于維克氏硬度試驗所用之荷重較小其試驗過程所使用之試片受測面必須勻潤磨光且底面必須與砧座完全接觸測試數據才會准確。 微小硬度試驗 微小硬度試驗因壓痕器不同而分為維克氏硬度及奴普硬度兩種其測試原理與維克氏硬度相同在JIS中將荷重1KG以下之硬度測試稱為微小硬度由于測試時壓力極小故可適用于薄件試片或微小工件但其壓痕極小測定誤差極易產生故測試時必須非常細心和注意。 奴普硬度所用之壓痕器系以對棱角172?30'及130?所構成的四棱角錐鑽石壓痕器。 蕭氏硬度試驗 蕭氏硬度為一反跳硬度以一定重量之小槌自一定高度落下于試體之水平磨光表面上將其反跳高度表示硬度標准小槌直徑6.25mm長18.75mm重2.36g下端有粒金鋼石其尖端半徑為0.25mm在玻璃管中由254mm高處落下撞擊于試體表面使試體表面產生一凹痕消耗一部分能量其殘余之能量使小槌反跳材料硬者凹痕淺能量消耗小殘余能量多故反跳高度大不過也有特例如材料之彈性系數大或彈性較高者凹痕雖深材料雖軟亦可反跳較高故蕭氏硬度僅能比較同一種材料（即彈性相同者）之硬度。 蕭氏硬度試驗機有二種形式一種為C型（目測式）其玻璃管上有140個刻度硬度值可自玻璃管上直接讀取力一種為D型（指針式）其小槌長10.16cm,重36.81g硬度值可由指針于刻度盤上指出此二種型式皆為攜帶式由于使用簡便殘留凹痕小不傷及成品表面一般工廠采用此種硬度測試做為成品檢驗。 硬度試驗機之管理 硬度試驗片簡介 硬度試驗片為檢查校正硬度試驗機所需用之儀器除每年一度之定期檢查需使用硬度試驗片外每次測試前亦需以硬度試驗片先行校正硬度試驗機之精度后再行測試以確保硬度測試之准確。 硬度試驗片之形狀大多為圓形薄片其直徑與厚度尺寸各有不同廠牌標注于試片側面硬度值則標于被測面之邊緣平常測試時只用測試一面不可雙面使用使其受測面之底面需保持光滑平坦由于壓痕之間需保持相當距離各試驗片之受測次數因壓痕大小而有不同如HRC60可測250點HRC20僅可測90?100點。 硬度試驗片因其精度不同而可分為基准型與普通型硬度片各種硬度片每1年須校正一次以維硬度之准確。