金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據(jù)試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。 a、布氏硬度(hb) 用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球,以規(guī)定的試驗力(f)壓入式樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(l)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以hbs(鋼球)表示,單位為n/mm2(mpa)。 其計算公式為: 式中:f--壓入金屬試樣表面的試驗力,n; d--試驗用鋼球直徑,mm; d--壓痕平均直徑,mm。 測定布氏硬度較準確可靠,但一般hbs只適用于450n/mm2(mpa)以下的金屬材料,對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途*廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀,又方便。 舉例:120hbs10/1000130:表示用直徑10mm鋼球在1000kgf(9.807kn)試驗力作用下,保持30s(秒)測得的布氏硬度值為120n/mm2(mpa)。 b、洛氏硬度(hk) 洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣,都是壓痕試驗方法。不同的是,它是測量壓痕的深度。即,在初邕試驗力(fo)及總試驗力(f)的先后作用下,將壓頭(金鋼廠圓錐體或鋼球)壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時間后,卸除主試驗力,用測量的殘余壓痕深度增量(e)計算硬度值。其值是個無名數(shù),以符號hr表示,所用標尺有a、b、c、d、e、f、g、h、k等9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為a、b、c,即hra、hrb、hrc。 硬度值用下式計算: 當用a和c標尺試驗時,hr=100-e 當用b標尺試驗時,hr=130-e 式中e--殘余壓痕深度增量,其什系以規(guī)定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當于洛氏硬度變化一個數(shù)。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。 上述三個標尺適用范圍如下: hra(金剛石圓錐壓頭)20-88 hrc(金剛石圓錐壓頭)20-70 hrb(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100 洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中hrc在鋼管標準中使用僅次于布氏硬度hb。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由于其壓痕小,故硬度值不如布氏法準確。 c、維氏硬度(hv) 維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(f)壓入試驗表面,經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。 維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,其計算公式為: 式中:hv--維氏硬度符號,n/mm2(mpa); f--試驗力,n; d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。 維氏硬度采用的試驗力f為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)kgf(n)等六級,可測硬度值范圍為5~1000hv。 表示方法舉例:640hv30/20表示用30hgf(294.2n)試驗力保持20s(秒)測定的維氏硬度值為640n/mm2(mpa)。 維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。