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1、硬度知识一、硬度简介：硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。1.布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般300Okg）把一定大小（直径一般为IOmm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm?（Nmm2）2.洛氏硬度（HR）当HB450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120。的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压人被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据
2、试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压人器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。 HRB:是采用Iookg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。 HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压人器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。3维氏硬度（HV）以120kg以内的载荷和顶角为136。的金刚石方形锥压人器压人材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度HV值（kgfm?）。1111IlIlIl11IlIl1111Il111111IlIl1111IlIlIl11IlIl1111I
3、l111111IlIl1111IlIlIl11IlIl1111Il111111IlIl1111IlIlIl11IlIl1111Il111111IlIl1111IlIlIl11IlIl1111IlIl#注：洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺A、标尺B、标尺C。洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07N（合IOkgO,最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N（合60kg11；标尺B使用的是直径为1.588mm（l16英寸）的钢球作为压头，然后加压至980.7N（合100kgD；
4、而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是147IN（合i50kgD。因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺C适用较硬的材料。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。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。本站硬度对照表一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格，请查阅。#二、硬度对照表：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RmNZmm2维氏硬度HV布氏硬度HB洛氏硬度HRC2508076
5、.0-2708580.7-2859085.2-3059590.2-32010095.0-33510599.8-350110105-370115109-380120114-400125119-415130124-430135128-450140133-465145138-480150143-490155147-510160152-530165156-545170162-560175166-575180171-595185176-610190181-625195185-640200190-660205195-675210199-690215204-705220209-720225214-74023
6、0219-755235223-77024022820.378524523321.380025023822.282025524223.183526024724.085026525224.886527025725.688027526126.490028026627.191528527127.893029027628.595029528029.296530028529.899531029531.0103032030432.2106033031433.3109534032334.4112535033335.5111536034236.6119037035237.7122038036138.812553
7、9037139.8129040038040.8132041039041.8135042039942.7138543040943.6142044041844.5145545042845.3148546043746.1152047044746.91555480(456)47.71595490(466)48.41630500（4乃）49.11665510(485)49.81700520(494)50.51740530(504)51.11775540(513)51.71810550(523)52.31845560(532)53.01880570(542)53.61920580(551)54.11955
8、590(561)54.71995600(570)55.22030610(580)55.72070620(589)56.32105630(599)56.82145640(608)57.32180650(618)57.866058.367058.868059.269059.770060.172061.074061.876062.578063.380064.082064.784065.386065.988066.490067.092067.594068.0硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金
9、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。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。下面是本站根据由实验得到的经验公式制作的快速计算器，有一定的实用价值，但在要求数据比较精确时，仍需要通过试验测得。三、硬度换算公式1 .肖氏硬度(HS)二勃式硬度(BHN)/10+122 .肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+153 .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g三:HS100HB500HRC70HV800,脆,作强化相.在一定条件下会分解成铁和石墨,这
10、对铸造很有意义.四珠光体PF+Fe3C机械混合物,含碳0.77%组织:两种物质相间组成,性能:介于两者之间.强度较高：硬度HBS=250五莱氏体727CA+FesCLd高温莱氏体700塑性极差.2铁碳合金状态图是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分,自治和性能之间关系的基础,也是制定热加工工艺的基础.含06.69在工业上午实际意义,而含C6.69%时,Fe与C形成Fe3C,故可看成一个组元,即铁碳合金状态图实际为Fe-Fe3C的状态图.一铁碳合金状态图中点线面的意义1各特性点的含义DA:纯铁熔点含C:0%2)C:共晶点 4.3%3)D: Fe
11、3C 熔点 6.694)E: C在A中最大溶解度5)F: Fe3C 成分点 6.69i538C114816002.116)G: -Fe 与 Y-Fe 转变点 0%7)K:Fe3C 成分点 6.69114811489127278)P:C在-Fe中最大溶解度0.027279)S:共析点0.77727Io)Q:C在aFe中溶解度0.0008室温2主要线的意义DACD:液相线,液体冷却到此线开始结晶.2) AECF:固相线此线下合金为固态3) ECF:生铁固相线,共晶线,液体一Ld4) AE:钢的固相线,液态到此线一A5) GS:“A3”A到此线开始析出F6) ES:“ACm”A到此线开始析出Fe3C
12、ii7) PSK:“Ai”共析线.A同时析出P(F+Fe3C)3主要区域1)ACE:两相区L+A2)DCF:两相区L+Fe3C3 )AESG:单相区A4)GPS:A+F两相区二钢铁分类1工业纯铁：含CvO.O218%组织:F2钢:含碳:0.0218211共析钢含C=0.77%P亚共析钢含C4.3%CLd,+Fe3Ci三典型合金结晶过程分析1共析钢1.L+AA-P2亚共析钢1.AL-AA+FF+P3过共析钢1.LAAA+FcsCi-Fc3CP共晶铁1.Ld-Ld,亚共晶铁1.T点一L+AA+LdP+Ld过共晶铁1.-I点一L+Fe3C2点一Ld+Fe3Ci-3点Fe3C+Ld,四铁碳合金状态图的
13、应用1铸造确定浇铸温度选材：共晶点附近铸造性能好2锻造锻造温度区间A3焊接焊接缺陷用热处理改善.根据状态图制定热处理工艺3钢的分类和应用按化学成分:碳钢:2.11%C少量SiMnSP等杂质合金钢:加入一种或几种合金元素一碳钢1含碳量对碳钢性能的影响0.9%CC硬T，强，塑,韧FeC分布晶界,脆性T2钢中常见杂质对性能的影响Si:溶于F,强化F,强,硬T塑,韧J.含量0.030.4%有益作用不明显Mn:1）溶于F,Fe3C.引起固溶强化.2）与FeS反应一MnS比重轻,进入熔渣,如量少,有益作用不明显.S:FeS（FeS+Fe）共晶体,熔点985C分布晶界,引起脆性“热脆”P：溶于E是强度,硬度
14、3但室温塑性,韧性U“冷脆”3碳钢的分类1 ）按含碳量分低碳钢0.6%C2）按质量分（含S,P多少分）普通钢S=0.055%,P=0.045%优质钢S,P=0.04%高级优质钢S=0.03%P0.6%C4碳钢的编号和用途1）普通碳素结构钢：Q235数字表示屈服强度单位Mpa2）优质碳素结构钢正常含镒量的优质碳素结构钢:0.250.8%Mn较高含镒量0l50.6%C0.7-1.0%Mn,0.6%C0.91.2%Mn0810152025强J塑T冲压件焊件30354045505560强T硬T弹簧,轴,齿轮耐磨件6570758085耐磨件数字表示含C万分8之几3）碳素工具钢T7T8T13数字表示含C千
15、分之几高级优质钢加A含Mn高,加MnT8MnA二合金钢常加合金元素:MnSiCrNiM。WVTiB（硼）稀土元素（Xt）等1合金结构钢“数+元素符号+数表示数一含碳万分之几，符号一合金元素，符号后面数表示含合金,VI.5%不标，=1.5%标2若为高级优质钢,后加A如：60Si2Mn0.6%C,2%Si1.5%Mn18Cr2Ni4WA0.18%C,2%Cr,4%Ni,1.5%W高级优质应用：工程结构件，机械零件主要包括:低合金钢,合金渗碳钢,合金调质钢,合金弹簧钢,滚动轴承钢等2合金工具钢：数+元素符号+数与结构钢同数一一位数，含C千分之几,含0=1.0%不标如:9SiCr（板牙，丝锥）0.9%
16、C1.5%Si1.5%CrCrWMn（长钱刀,丝锥,拉刀，精密丝杠）*高速钢含C1.0也不标Wl8Cr4V0.7-0.8%C,18%W,4%Cr,400工作耐磨钢：高镒钢水韧处理,冲击下工作,表面产生加工硬化.并有马试体在滑移面形成,表面硬度达HB450550,表面耐磨,心部为A.水韧处理：钢加热到临界点以上（IoOo11（XTC）保温,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,无法析出碳化物,成单一A组织.5常用非金属材料一高分子材料天然：羊毛橡胶人工合成：塑料人工橡胶粘结剂等有机玻璃尼龙丙纶氯纶一商品名工程塑料：环氧树脂聚甲醛：塑料手表中零件聚酰亚胺：绝缘二陶瓷耐磨耐蚀脆刀片砂轮三复合材料磨削软片：
17、聚酰亚胺+金刚石4金属零件选材的一般原则产品的质量和生产成本如何,与材料选择的是否恰当有直接关系,机械零件进行选材时,主要考虑零件的工作条件,材料的工艺性能和产品的成本.基本原则如下：1满足零件工作条件：受力状态一机械性能,基本。3k等工作温度环境介质一使用环境，高温一耐热,抗腐蚀一不锈钢高硬度一工具钢2材料的工艺性能零件的生产方法不同,直接影响其质量和生产成本.如:灰口铁,铸造性能切削加工性很好,可锻性差.3经济性价值=功能/成本如：耐腐蚀容器：1）普通碳素钢：5000元用一年2）奥氏体不锈钢:40000元用10年3）铁素体不锈钢：15000元用6年1）:2）:3）=1:1.25:2第四章钢的热处理1概述一钢的热处理：
