硬度是衡量金属材料软硬的一个指标,硬度值实际上不是一个单位的物理量,它是表征着材料的弹性、塑性、形变、强化率、强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标,一般可以认为硬度是指金属表面上不大体积内抵抗变形破裂的能力。采用便携式里氏硬度计进行硬度检测的实用价值在于不必破坏工件并可成批检验零件,已成为产品质量检查、制定合理工艺和分析产品质量的重要实验方法之一。
用里氏硬度计测试硬度来分析、验证大型齿轴、内齿圈预处理工艺及渗碳淬火工艺的方法:
渗碳工艺后测试
这道工艺氏齿轴与内齿圈的*终热处理工艺,通常检验人员只对试样测试HRC硬度
然后再切开试样做金相分析:渗层马氏体级别、碳化物级别、形态分布、残余奥氏体量形态、心部马氏体级别,再用显微硬度计测试渗层从表层至HV550硬度为深层深度以上操作作为终检。但从现场发生齿轴早期失效断轴,齿部严重磨损的事故分析中发现,实物的硬度低于试样的硬度,尤其常常出现在深层渗碳时,原因是实物齿轴、内齿圈与试样不是同块料上截取下来的,也不是同一炉所做的预处理。这样在实物与试样渗前原始组织不同,渗后的组织与硬度有一定差异,更主要的是在整个渗碳工艺操作中,由于工件的摆放及渗碳表面积巨大的差异(化学热处理吸收过程的相界面反应及主要因素中有一条渗入介质各组分的浓度与工件表面状态、表面形状、表面积大小及表面能量对化学热处理过程有极其重要的影响)把里氏硬度计测试出的硬度与试样上洛氏硬度计及显微硬度计测试出的硬度相比较、加之对试样渗层的金相组织分析结合起来,就可较快而准确的找出产生质量问题的原因。加之作必要的工艺调整,可在工件组装前就把事故隐患消除。
预处理工艺后测试
这道工艺操作后的质量直接影响渗碳工艺操作后齿轴、内齿圈渗碳层硬度分布的均匀性、齿部的变形量。更重要的是芯部的强度(未渗层)。当用里氏硬度计测试齿轴的齿部及柄部、内齿圈的外圆内径及端面,如果发现测试的同一区域硬度*高和*低的相差较大,在审查仪表炉温、装炉方式、工艺冷却方式都正常的前提条件下,就可根据硬度值高低差值及分布的状况,推断出工件内组织存在着偏析或带状组织。如金相图片显示的带状偏析
因为用硬度法测试的实况是测试点在黑色的珠光体带硬度偏高,在白色铁素体带硬度偏低。这种组织缺陷在随后的渗碳淬火工艺操作中是不可能消除,而是被保留下来。一旦大型齿轴、内齿圈存在这种组织缺陷,在装机使用时不仅会造成使用寿命短的问题,而且常造成重大设备事故。当我们通过测试硬度法可推断出锻件中有这种带状偏析后,立即采用固溶处理工艺操作或其他消除带状偏析的工艺即可消除缺陷,从而防止设备事故的发生、减少损失。
用里氏硬度计测试硬度来分析、验证中大型复杂结构模具工艺
这是一支用马氏体不锈钢所制作的饲料模具,主要用于生产饲料。模具上有10000~27000个孔,每小时有10吨的混合饲料粉状物从模孔区挤出成为颗粒状。所以环模质量与使用寿命的关键控制点是环模上模孔区的硬度与渗层。以下是模孔磨损的实物图片:
由于模具尺寸大,而且模孔分布在外圆上,测试点是个曲面,孔与孔之间的间距一般有3~4mm,在这种条件下正好发挥了里氏硬度计的多样适用性与小巧携带方便的特点,能够准确的测试出模孔处实际硬度。根据实测的硬度以及对试块所作的金相分析,可更合理的修正和制定工艺,充分发挥材料潜力,提高使用寿命。如环模一小时出10吨饲料,当延长10小时使用寿命就可出100吨饲料,会给企业带来巨大的经济效益。
工模具失效分析中里氏硬度计的作用
材质5CrMnMo大型热锻模具在使用中常因为型腔早期磨损、塌陷而失效。
当用里氏硬度计对磨损区测试硬度时发现磨削的硬度值低于未使用前测试的硬度(38~42HRC)在32~34HRC范围。这就说明在红热的毛坯(>10000C)对型腔加热的第二阶段(毛坯在型腔加热大体可分为四个阶段),受热量大约在80%~85%时,因模腔壁厚散热慢,某些点区温度高达6500C以上。当模具型腔因传导受热后温度超过模具回火温度,模具在工作过程中是处在继续回火过程阶段,将继续发生组织与性能的变化,就造成了磨损区硬度值的降低而发生热磨损,就表明5CrMnMo这种热作模具钢不适宜做大型模具。当选用600~6500C温区内服役的热作模具如3Cr2W8V,3Cr3Mo3VNb这类热稳定性、热强性、屈服强度的热作模具钢比采用5CrMnMo更适宜。
在中国这个工业化进程还远没有完成的情况下,迫切需要努力缩短与国际先进制造水平的差距,作为企业必须从战略高度上来认识到热处理行业,不仅从设备、工艺,尤其是检测设备急需要不断吸取国内外新技术,更要看在热处理企业中实际生产应用的情况。这才是一个非常明智的举措,因为在加入WTO后按世贸规则有五年过渡期,对我国制造业而言,这是一个非常关键的时期,之所以说是关键是因为过渡期后我国制造业企业基本上将处于国外大公司同等竞争地位,而且在这过渡期中,我们尚可充分准备提升竞争力,所以这是对企业非常紧迫的要求。
铅笔硬度计是专业从事涂料、油墨开发生产检测的仪器,广泛应用于涂料,油墨,颜料,纸张、公路等行业。
铅笔硬度计按GB/T6736-2006、ASTMD3363设计,通过以一定硬度标号的铅笔在干燥后的涂膜上划痕,以未引起涂膜破坏的zui硬铅笔标号来表示。
该仪器具有体积小、重量轻、操作简单科学等特点;
铅笔硬度计试样处置和试验环境:
试验前,待测试样应在23±2℃环境中至少放置24h,试验也应在同样的环境中进行。
仲裁试验应在温度为23±2℃,相对湿度为50%±5%的环境中放置和试验。
铅笔硬度计仪器和材料:
一组符合GB149的高级绘图铅笔,铅笔标号为6H、5H、4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B;
其中6Hzui硬,zui软,由6H到6B硬度递减。推荐使用中华牌高级绘图铅笔,也可由供需双方商定采用其他牌号的铅笔;
削笔刀;
涂膜铅笔划痕硬度计;
400#砂纸。
可用于实验室,也可用于施工现场,并能在任意方向上对涂膜硬度进行检验。
铅笔硬度计工作原理:
本仪器主要由铅笔架和试验台组成,铅笔架与立柱等组成四连杆结构;
保证了砝码的重量垂直作用于铅笔芯与试验台的交点上,并使铅笔与试验台成45°夹角,并保持不变。
试验台可横向、纵向移动,用它固定涂料样板,并使样板朝着划痕方向滑动,铅笔就在试片上划出相应轨迹来。
换用不同铅笔划不同痕迹,据此可判定涂膜的硬度值。
硬度计是一种硬度测试仪器。金属硬度测量比较早由雷奥姆尔提出硬度定义,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。
一、硬度计的分类:
1、按材料分类
金属硬度计、橡胶硬度计、石材硬度计、水果硬度计
2、按名称分类
1)洛氏硬度计HR表面洛氏硬度计HR(15.30.45)(N,T)
2)维氏硬度计HV
3)里氏硬度计HL
4)布氏硬度计HB(S)
5)肖氏硬度计HS
6)邵氏硬度计HA
7)韦氏硬度计HW
8)巴氏硬度计一个单位相当于压入深度0.0076mm
3、按类型分类
便携硬度计(手提式硬度计)、台式硬度计、多功能硬度计、超声波硬度计、视觉硬度计
4、按示值显示分类
数显硬度计、指针示硬度计、读值查表示硬度计
二、硬度计的适用场合:
洛氏硬度计:用于铸铁等工件的洛氏硬度值测量;
维氏硬度计:用于较薄工件的维氏硬度值测量;
布氏硬度计:用于硬度较高的工件布氏硬度值测量;
邵氏硬度计:用于橡胶类产品邵氏硬度值测量;
韦氏硬度计:用于铝合金类产品韦氏硬度值测量;
巴氏硬度计:用于玻璃钢类产品巴氏硬度值测量;
万能硬度计:用于多种硬度标尺下的硬度值测量;
显微硬度计:是维氏硬度计的一种,用于很薄的工件的维氏硬度值测量;
肖氏硬度计:用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值。
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