灰鑄鐵的硬度與抗拉強度間的關係

2021-02-14 陽光鑄材

強度是在外力作用下,材料抵抗塑性變形和破斷的能力.  硬度是材料抵抗局部塑性變形的能力. 通常強度越高,硬度也越高.
   實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。一般來說,對於灰鑄鐵在其它條件相同時,冷卻速度愈慢或講冷卻時間愈長,鑄件凝固中越容易出現粗大石墨,在共析轉變時則有轉變鐵素體的傾向。鑄件的硬度就越低。相反,由於冷卻速度相應加大,也可以說冷卻時間越短,鑄件可以形成較細小的石墨片,此時在共析轉變時大多呈珠光體基體,鑄件的硬度就越高。嚴格的講不能用時間的長短來分析與硬度的關係,因為鑄件的幾何形狀複雜,壁厚差別也較大,很難簡單地進行分析比較。因根據傳熱學原理,在鑄造工藝設計中提出了「鑄件模數M」的概念,M=(V-鑄件體積,S-鑄件表面積)。M值表示單位面積佔有的體積量,M值愈大,冷卻速度愈小;反之冷卻速度愈大。同時還要考慮澆注溫度、鑄型的導熱能力等因素的綜合影響來分析與硬度的關係
   硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高,耐磨性越好。
金屬材料的硬度是指金屬表面抵抗其他更硬物體壓人的能力,表示材料的堅硬程度。硬度值的大小在一定程度上可以反映材料的耐磨性,是零件或工具的一項重要的機械性能指標。
●常規表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、裡氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較為常用。
●HB應用範圍較廣,供貨狀態常用, Cu、Al也可用。HRC適用於表徵高硬度材料,如熱處理硬度等。兩者區別在於硬度計之測頭不同,布氏硬度計之測頭為鋼球,而洛氏硬度計之測頭為金剛石。
●在一定條件下,HB與HRC可以互換。其換算公式可大概記為:1HRC≈1/10HB。
●HV-適用於顯微分析,Cu、Al也可用。
●HL-手提式硬度計,測量方便,但對樣品厚度有要求。
布式硬度是以一定大小的試驗載荷,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面,保持規定時間,然後卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。
洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。
1.HRC含意是洛式硬度C標尺,
HB含意是布式硬度。
2.HRC和HB在生產中的應用都很廣泛
3.HRC適用範圍HRC 20--67,相當於HB225--650
若硬度高於此範圍則用洛式硬度A標尺HRA。
若硬度低於此範圍則用洛式硬度B標尺HRB。
布式硬度上限值HB650,不能高於此值。
4.洛氏硬度計C標尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐,試驗載荷為一確定值,中國標準是150公斤力。
布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球(HBS)或硬質合金球(HBW),試驗載荷隨球直徑不同而不同,從3000到31.25公斤力。
5.洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數點求平均值,適用成品和薄片,歸於無損檢測一類。
布式硬度壓痕較大,測量值準,不適用成品和薄片,一般不歸於無損檢測一類。
6.洛式硬度的硬度值是一無名數,沒有單位。(因此習慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。)
布式硬度的硬度值有單位,且和抗拉強度有一定的近似關係。
7.洛式硬度直接在錶盤上顯示,操作方便,快捷直觀,適用於大量生產中。
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然後查表或計算,操作較繁瑣。
8.在一定條件下,HB與HRC可以查表互換。其心算公式可大概記為:1HRC≈1/10HB
硬度一般是用在表面,淬火後馬氏體組織硬度高,抗拉強度大,但是卻不能作為受載零件的內部組織,因為雖然抗拉強度高了,但是不適應交變載荷,所有要高溫回火,就是淬火加高溫回火就是常說的調質處理,這樣抗拉和耐疲勞強度都協調了了,綜合性能提高了硬度是材料局部抵抗塑性變形的能力,強度是材料抵抗變形和斷裂的能力
1.灰鑄鐵的硬度和抗拉強度之間,存在一定的對應關係,其經驗關係式為:
 當σb≥196MPa時,HB=RH(100+O.438σb)……(B1)
   當σb<196MPa時,HB=RH(44+0.724σb)……(B2)
   式中相對硬度(RH)值主要由原材料、熔化工藝、熱處理工藝以及鑄件的冷卻速度所確定。
2.灰鑄鐵的相對硬度值(RH)的變化範圍為O.80~1.20之間。
3.測定RH值,可用單鑄試棒(或鑄件上)測定抗拉強度和硬度,由公式(B1)、(B2)計算灰鑄鐵的RH值。
4.根據在鑄件上實測得到的HB硬度值,可由公式(B1)、(B2)計算出該抗拉強度值


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