關(guān)于鑄件硬度的要求及硬度計(jì)的選用方法(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM)
硬度計(jì)在鑄造件上的應(yīng)用
1、布氏硬度計(jì)
鑄造件的硬度檢測(cè)優(yōu)選布氏硬度計(jì)，特別是晶粒比較粗大的灰口鐵鑄件，只能采用布氏硬度計(jì)，并且要盡量選用3000kg力，10mm球的試驗(yàn)條件，當(dāng)鑄件尺寸較小時(shí)，也可選用洛氏硬度計(jì)。
在鑄造件硬度檢測(cè)方面優(yōu)先選用布氏硬度計(jì)的原因在于以下兩點(diǎn)：
a、鑄鐵件通常組織不均勻，晶粒較大，含有的碳、硅和其他雜質(zhì)也比鋼材多，在不同的微小區(qū)域內(nèi)或不同的點(diǎn)上硬度的大小會(huì)有所不同。而布氏硬度計(jì)的壓頭尺寸較大，壓痕面積較大，可以測(cè)出某一范圍內(nèi)材料硬度的平均值，因此使用布氏硬度計(jì)測(cè)試精度較高，硬度值的分散性較小，測(cè)得的硬度值更能代表工件硬度的實(shí)際狀況。所以布氏硬度計(jì)在鑄造行業(yè)被廣泛應(yīng)用。
b、抗拉強(qiáng)度是鑄件**位的力學(xué)性能指標(biāo)，幾乎所有的鑄造件標(biāo)準(zhǔn)中都有關(guān)于抗拉強(qiáng)度的要求。而鑄件的布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度值具有非常密切的關(guān)系，二者的數(shù)值可以相互換算。灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度可以由以下公式計(jì)算：
σb=1.82（HB）1.85
二者關(guān)系也可以通過(guò)查表得到。通過(guò)測(cè)試布氏硬度值可以快速、方便地得到工件的抗拉強(qiáng)度值。從而提高檢測(cè)效率、降低試驗(yàn)成本。
2、洛氏硬度計(jì)
洛氏硬度計(jì)也常用于鑄鐵的硬度試驗(yàn)。凡是晶粒較細(xì)的工件，如果沒有足夠的面積作布氏硬度試驗(yàn)，也可以進(jìn)行洛氏硬度試驗(yàn)，對(duì)于珠光體可鍛鑄鐵，冷硬鑄鐵和鑄鋼件，可以采用HRB或HRC標(biāo)尺，如果材質(zhì)不均勻，應(yīng)測(cè)出幾個(gè)讀數(shù)，取其平均值。
洛氏硬度計(jì)測(cè)試快速，方便，壓痕小，可以直接測(cè)試成品工件，適于對(duì)成批生產(chǎn)的成品或半成品工件的逐件檢測(cè)。
3、肖氏硬度計(jì)
在個(gè)別情況下，一些型體較大的鑄造件，不允許切割試樣，也不能另外鑄造用于硬度測(cè)試的試驗(yàn)塊，這時(shí)硬度檢測(cè)會(huì)遇到困難。對(duì)于這種情況，常用的辦法是，在鑄件進(jìn)行精加工之后在光潔的表面上用便攜式的肖氏硬度計(jì)測(cè)試硬度。例如冶金行業(yè)廣泛應(yīng)用的軋輥標(biāo)準(zhǔn)中就規(guī)定要使用肖氏硬度計(jì)測(cè)試硬度。
肖氏硬度計(jì)由于采用了動(dòng)態(tài)硬度檢測(cè)原理，影響硬度測(cè)試結(jié)果的因素較多，測(cè)試精度遠(yuǎn)低于采用靜態(tài)的壓痕硬度測(cè)試原理的布氏硬度計(jì)和洛氏硬度計(jì)。由于這個(gè)原因，在軋輥標(biāo)準(zhǔn)中還推薦采用一種硬度對(duì)比輥，硬度對(duì)比輥起到一個(gè)標(biāo)樣的作用，其硬度值是依靠切割試樣的辦法得到**測(cè)試的。使用肖氏硬度計(jì)測(cè)試軋輥之后，要在對(duì)比輥上核對(duì)肖氏硬度計(jì)的檢測(cè)精度。
4、里氏硬度計(jì)
目前，在鑄造件硬度檢測(cè)上里氏硬度計(jì)被廣泛使用。里氏硬度計(jì)是對(duì)肖氏硬度計(jì)的改進(jìn)。它也是采用動(dòng)態(tài)硬度測(cè)試原理，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了硬度計(jì)的小型化，電子化，使用簡(jiǎn)單方便，測(cè)試結(jié)果可方便地?fù)Q算成布氏硬度值，因而得到廣泛歡迎。
但是，同肖氏硬度計(jì)一樣，里氏硬度計(jì)的精度也不高，影響測(cè)試精度的因素較多，要求工件表面具有較高的光潔度，并且缺乏權(quán)威的硬度換算表，硬度換算也會(huì)帶來(lái)較大誤差。因此里氏硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果常常被人們作為參考值在國(guó)內(nèi)使用，里氏硬度計(jì)主要用于對(duì)工件硬度要求范圍較寬的場(chǎng)合。另外，里氏硬度計(jì)作為非正規(guī)的硬度檢測(cè)方法，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織中沒有得到廣泛認(rèn)可，在國(guó)外鑄造件的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中也沒有被采用。在國(guó)際貿(mào)易中，里氏硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果不會(huì)被多數(shù)外商接受。
許多鑄造件都是中大型工件、有些重達(dá)幾噸，無(wú)法搬到臺(tái)式的硬度計(jì)上測(cè)試。鑄件的**硬度測(cè)試主要采用單獨(dú)鑄造的試驗(yàn)棒或鑄件上附帶的試驗(yàn)塊。然而，無(wú)論是試驗(yàn)棒還是試驗(yàn)塊都無(wú)法完全代替工件本身，即使是同一爐鐵水，鑄造工藝和熱處理?xiàng)l件也相同，因?yàn)槌叽绱笮〉木薮蟛町悾瑫?huì)造成二者加熱速度，特別是冷卻速度不同，很難讓二者具有完全相同的硬度，由于這個(gè)原因許多客戶更關(guān)心和相信工件本身硬度。這樣就要求有一種便攜式的**硬度計(jì)來(lái)測(cè)試鑄件硬度。
5、便攜式布氏硬度計(jì)
早期使用的便攜式硬度計(jì)是錘擊式布氏硬度計(jì)。這種儀器簡(jiǎn)單、方便、價(jià)廉，但是精度不高。只能在要求較低時(shí)，作為半定量檢測(cè)方法來(lái)使用。
2008年, 沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)出一種PHB-150型便攜式布氏硬度計(jì)。這種儀器采用剪力銷**控制試驗(yàn)力，試驗(yàn)條件F/D2=30，相當(dāng)于3000kg力，10mm球。試驗(yàn)力誤差小于1%，硬度測(cè)試精度遠(yuǎn)高于肖氏硬度計(jì)和里氏硬度計(jì)，這種儀器為鑄造件布氏硬度的現(xiàn)場(chǎng)**檢測(cè)提供了一種新的先進(jìn)手段。該儀器的測(cè)試頭取下來(lái)后還可以作為錘擊式硬度計(jì)使用，精度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的錘擊式布氏硬度計(jì)。
6、便攜式大型洛氏硬度計(jì)
2008年，沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司研制生產(chǎn)了PHR大型便攜式洛氏硬度計(jì)，儀器*大開口寬度達(dá)500mm，可以測(cè)試厚度小于500mm的鑄件，儀器重量只有8.7kg。便攜式洛氏硬度計(jì)可用于珠光體可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵及鑄鋼工件的現(xiàn)場(chǎng)**硬度檢測(cè)。其測(cè)試誤并小于1.5HRC，與臺(tái)式的洛氏硬度計(jì)相同，符合洛氏硬度計(jì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試精度之高，可測(cè)試的工件尺寸之大，在國(guó)內(nèi)外都是****的。
7、便攜式布洛硬度計(jì)
2008年，沈陽(yáng)天星試驗(yàn)儀器有限公司還研制了PHBR系列便攜式布洛硬度計(jì)，該儀器將布氏硬度計(jì)的功能加到PHR系列洛氏硬度計(jì)上，使其具有布洛兩種硬度測(cè)試功能。該儀器有小型、大型和鏈?zhǔn)饺齻€(gè)類型，共8種規(guī)格。儀器符合國(guó)內(nèi)外關(guān)于布氏、洛氏硬度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試精度高，測(cè)試值不需換算就符合大多數(shù)金屬零件的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或圖紙要求，可以解決工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)遇到的大多數(shù)金屬硬度測(cè)試問(wèn)題。該儀器十分適于檢測(cè)鑄件硬度。
沈陽(yáng)天星生產(chǎn)的幾種便攜式硬度計(jì)，為鑄造行業(yè)提供了非常重要的檢測(cè)手段，使大型鑄造毛坯和精加工件的**硬度檢測(cè)成為可能。儀器的測(cè)試原理符合大多數(shù)鑄件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。測(cè)量結(jié)果在國(guó)內(nèi)外貿(mào)易中也容易得到接受。這些儀器的采用必將有助于我國(guó)鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量提升和鑄造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
8、磁力式布氏硬度計(jì)
沈陽(yáng)天星正在研制的磁力式布氏硬度計(jì)，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的磁力式洛氏硬度計(jì)相近，利用磁力吸盤將小型布氏硬度計(jì)測(cè)頭固定在鋼鐵工件表面，對(duì)工件進(jìn)行**的布氏硬度檢測(cè)。儀器采用5mm硬質(zhì)合金球壓頭、750Kg及250Kg試驗(yàn)力，測(cè)量范圍100～650HBW，可測(cè)試從很軟到很硬的鋼鐵零件，儀器重量5～6Kg，*小測(cè)量平面60×180mm，*小曲面直徑Φ100mm。可測(cè)試鑄件、鍛件、鋼材及其他需要測(cè)試布氏硬度的工件。
磁力式布氏硬度計(jì)在布氏硬度計(jì)的制造技術(shù)上開創(chuàng)了一個(gè)新的類型，它具有與臺(tái)式布氏硬度計(jì)相同的精度，但是不必象臺(tái)式、門式硬度計(jì)那樣對(duì)工件進(jìn)行支撐，不必忍受使用里氏硬度計(jì)測(cè)試后換算成布氏硬度計(jì)帶來(lái)的較大誤差，以及由此造成的工件硬度誤判，不必象液壓式及剪銷式便攜式布氏硬度計(jì)那樣對(duì)工件進(jìn)行夾持，其測(cè)試精度又遠(yuǎn)高于錘擊式硬度計(jì)。與本公司的磁力式布洛硬度計(jì)相比，采用了更大的球壓頭、更大的試驗(yàn)力，可壓出更大的壓痕，解決了在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試小壓痕直徑讀數(shù)困難的問(wèn)題。
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