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【福贝尔分享】强度与硬度是一家吗?

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-11-13 09:28:56

   【福贝尔分享】强度与硬度是一家吗?

   在我们的日常生活中,可能会将强度与硬度划分为同一概念,但在物理试验以及工业检测中,强度与硬度是两个截然不同的概念,虽然在应用上会有相似的地方,但却不可同一而语。接下来,就给大家讲一讲关于强度与硬度之间的区别。

强度指的是金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力,而硬度则指的是材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。就像玻璃等硬而脆的物质,虽然其硬度大但却强度小。

强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说,强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。按外力作用的性质不同,主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度(弯曲疲劳和接触疲劳等)、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究,主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法。

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、温硬度等多种方法。

  强度与硬度对于同系列的金属,二者可以有一定的对应关系,但却不是对等。强度测量往往需要彻底毁坏材料,而硬度试验则毁坏较小或不毁坏。所以校定的硬度强度换算关系被用来由硬度推算强度。

  实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。

抗拉强度(N/mm2

维氏硬度HV

布氏硬度HB

洛氏硬度HRC

250

80

76.0

-

270

85

80.7

-

285

90

85.2

-

305

95

90.2

-

320

100

95.0

-

335

105

99.8

-

350

110

105

-

370

115

109

-

380

120

114

-

400

125

119

-

415

130

124

-

430

135

128

-

450

140

133

-

465

145

138

-

480

150

143

-

490

155

147

-

510

160

152

-

530

165

156

-

545

170

162

-

560

175

166

-

575

180

171

-

595

185

176

-

610

190

181

-

625

195

185

-

640

200

190

-

660

205

195

-

675

210

199

-

690

215

204

-

705

220

209

-

720

225

214

-

740

230

219

-

755

235

223

-

770

240

228

20.3

785

245

233

21.3

800

250

238

22.2

820

255

242

23.1

835

260

247

24.0

850

265

252

24.8

865

270

257

25.6

880

275

261

26.4

900

280

266

27.1

915

285

271

27.8

930

290

276

28.5

950

295

280

29.2

965

300

285

29.8

995

310

295

31.0

1030

320

304

32.2

1060

330

314

33.3

1095

340

323

34.4

1125

350

333

35.5

1115

360

342

36.6

1190

370

352

37.7

1220

380

361

38.8

1255

390

371

39.8

1290

400

380

40.8

1320

410

390

41.8

1350

420

399

42.7

1385

430

409

43.6

1420

440

418

44.5

1455

450

428

45.3

1485

460

437

46.1

1520

470

447

46.9

1555

480

(456)

47.7

1595

490

(466)

48.4

1630

500

(475)

49.1

1665

510

(485)

49.8

1700

520

(494)

50.5

1740

530

(504)

51.1

1775

540

(513)

51.7

1810

550

(523)

52.3

1845

560

(532)

53.0

1880

570

(542)

53.6

1920

580

(551)

54.1

1955

590

(561)

54.7

1995

600

(570)

55.2

2030

610

(580)

55.7

2070

620

(589)

56.3

2105

630

(599)

56.8

2145

640

(608)

57.3

2180

650

(618)

57.8

 

660

 

58.3

 

670

 

58.8

 

680

 

59.2

 

690

 

59.7

 

700

 

60.1

 

720

 

61.0

 

740

 

61.8

 

760

 

62.5

 

780

 

63.3

 

800

 

64.0

 

820

 

64.7

 

840

 

65.3

 

860

 

65.9

 

880

 

66.4

 

900

 

67.0

 

920

 

67.5

 

940

 

68.0


利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度

在生产现场,由于受检测仪器的限制,经常使用布氏硬度计测量大型淬火件的硬度。如果想知道该工件的洛氏硬度值,通常的方法是,先测量出布氏硬度值,然后根据换算表,查出相对应的洛氏硬度值,这种方式显然有些繁琐。

 

那么,能否根据布氏硬度计的压痕直径,直接计算出工件的洛氏硬度值呢?答案当然是肯定的。根据布氏硬度和洛氏硬度换算表,可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式:HRC =(479-100D)/4,其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。该公式计算出的值与换算值的误差在0.5 ~ -1范围内,该公式在现场用起来十分方便,您不妨试一试。


硬度换算公式

1. 肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12

2. 肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15

3. 勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV)

4. 洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3

 

硬度测定范围

HS<100

HB<500

HRC<70

HV<1300

硬度换算表

 

HV

HRC

HBS

 

HV

HRC

HBS

 

HV

HRC

HBS

940

68

 

560

53

 

300

29.8

284

920

67.5

 

550

52.3

505

295

29.2

280

900

67

 

540

51.7

496

290

28.5

275

880

66.4

 

530

51.1

488

285

27.8

270

860

65.9

 

520

50.5

480

280

27.1

265

840

65.3

 

510

49.8

473

275

26.4

261

820

64.7

 

500

49.1

465

270

25.6

256

800

64

 

490

48.4

456

265

24.8

252

780

63.3

 

480

47.7

448

260

24

247

760

62.5

 

470

46.9

441

255

23.1

243

740

61.8

 

460

46.1

433

250

22.2

238

720

61

 

450

45.3

425

245

21.3

233

700

60.1

 

440

44.5

415

240

20.3

228

690

59.7

 

430

43.6

405

230

18

 

680

59.2

 

420

42.7

397

220

15.7

 

670

58.8

 

410

41.8

388

210

13.4

 

660

58.3

 

400

40.8

379

200

11

 

650

57.8

 

390

39.8

369

190

8.5

 

640

57.3

 

380

38.8

360

180

6

 

630

56.8

 

370

37.7

350

170

3

 

620

56.3

 

360

36.6

341

160

0

 

610

55.7

 

350

35.5

331

     

600

55.2

 

340

34.4

322

     

590

54.7

 

330

33.3

313

     

580

54.1

 

320

32.2

303

     

570

53.6

 

310

31

294

     
                       
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