Härte von Metallmaterialien Unter Härte versteht man die Fähigkeit eines Materials, lokaler Verformung, insbesondere plastischer Verformung, Einkerbung oder Kratzern, zu widerstehen. Es ist ein Indikator zur Messung der Härte eines Materials. Je nach Prüfmethode wird die Härte in drei Typen unterteilt.
① Kratzhärte. Es wird hauptsächlich verwendet, um die Härte und Weichheit verschiedener Mineralien zu vergleichen. Die Methode besteht darin, einen Stab auszuwählen, dessen eines Ende hart und das andere Ende weich ist, das zu prüfende Material entlang des Stabs zu kratzen und die Härte und Weichheit des zu prüfenden Materials entsprechend der Position des Kratzers zu bestimmen. Qualitativ gesehen ist der Kratzer, der von einem harten Gegenstand verursacht wird, lang, und der Kratzer, der von einem weichen Gegenstand verursacht wird, ist kurz.
② Eindruckhärte. Es wird hauptsächlich für Metallmaterialien verwendet. Die Methode besteht darin, den angegebenen Eindringkörper mit einer bestimmten Last in das zu prüfende Material zu drücken und die Härte und Weichheit des zu prüfenden Materials anhand der Größe der lokalen plastischen Verformung auf der Oberfläche des Materials zu vergleichen. Aufgrund der Unterschiede bei Eindringkörpern, Belastungen und Belastungsdauer gibt es viele Arten von Eindruckhärten, hauptsächlich Brinell-Härte, Rockwell-Härte, Vickers-Härte und Mikrohärte.
③ Rückprallhärte. Es wird hauptsächlich für Metallmaterialien verwendet. Die Methode besteht darin, einen speziellen kleinen Hammer aus einer bestimmten Höhe frei fallen zu lassen, um auf die Probe des zu prüfenden Materials zu schlagen. Die Härte des Materials wird durch die Menge an Dehnungsenergie bestimmt, die die Probe während des Tests speichert (und dann freigibt). Aufprall (gemessen an der Rückprallhöhe des kleinen Hammers).
Die häufigsten Brinell-Härte, Rockwell-Härte und Vickers-Härte von Metallwerkstoffen gehören zur Eindruckhärte. Der Härtewert gibt die Fähigkeit der Materialoberfläche an, einer plastischen Verformung zu widerstehen, die durch einen anderen Gegenstand verursacht wird, wenn dieser in die Oberfläche gedrückt wird. Die Rückprallmethode (Shore, Leeb) misst die Härte und der Härtewert stellt die Größe der elastischen Verformungsfunktion des Metalls dar.
Brinell-Härte Die Brinell-Härte verwendet eine gehärtete Stahlkugel oder Hartmetallkugel mit einem Durchmesser von D als Eindringkörper und drückt diese mit der entsprechenden Prüfkraft F in die Oberfläche des Prüflings. Nach der angegebenen Haltezeit wird die Prüfkraft entfernt eine Vertiefung mit einem Durchmesser von d. Die Prüfkraft wird durch die Oberfläche des Eindrucks dividiert, und der erhaltene Wert ist der Brinell-Härtewert, und das Symbol ist HBS oder HBW.
Der Unterschied zwischen HBS und HBW ist der Unterschied im Eindringkörper. HBS bedeutet, dass der Eindringkörper eine gehärtete Stahlkugel ist, die zur Messung von Materialien mit einem Brinell-Härtewert unter 450 verwendet wird, wie z. B. Weichstahl, Grauguss und Nichteisenmetalle. HBW bedeutet, dass es sich bei dem Eindringkörper um ein Karbid handelt, das zur Messung von Materialien mit einem Brinell-Härtewert unter 650 verwendet wird.
Wenn für denselben Testblock andere Testbedingungen genau gleich sind, sind die beiden Testergebnisse unterschiedlich, und der HBW-Wert ist oft größer als der HBS-Wert, und es gibt keine quantitative Regel, der man folgen kann.
Nach 2003 hat mein Land entsprechende internationale Standards übernommen, den Stahlkugel-Eindringkörper abgeschafft und Hartmetall-Kugelköpfe eingeführt. Daher wird HBS nicht mehr verwendet und HBW wird zur Darstellung des Brinell-Härtesymbols verwendet. In vielen Fällen wird die Brinell-Härte nur durch HB dargestellt, was sich auf HBW bezieht. Allerdings wird HBS immer noch in Fachliteratur erwähnt.
Das Brinellhärte-Messverfahren eignet sich für Gusseisen, Nichteisenlegierungen sowie verschiedene geglühte und gehärtete Stähle. Es eignet sich nicht zum Messen von Proben oder Werkstücken, die zu hart, zu klein, zu dünn sind und keine großen Vertiefungen auf der Oberfläche zulassen. Rockwell Hardness verwendet einen Diamantkegel mit einem Kegelspitzenwinkel von 120 Grad oder eine gehärtete Stahlkugel mit Ø 1,588 mm und Ø 3,176 mm als Eindringkörper und Last. Die Probe wird unter Einwirkung einer Anfangslast von 10 kgf und einer Gesamtlast von 60, 100 oder 150 kgf (dh Anfangslast plus Hauptlast) in das Prüfstück gepresst. Nach Aufbringen der Gesamtlast wird die Härte durch die Differenz zwischen der Eindrucktiefe bei Wegnahme der Hauptlast, aber Beibehaltung der Hauptlast und der Eindrucktiefe unter Einwirkung der Anfangslast ausgedrückt. Bei der Rockwell-Härteprüfung werden drei Prüfkräfte und drei Eindringkörper verwendet, die insgesamt 9 Kombinationen aufweisen, entsprechend den 9 Skalen der Rockwell-Härte. Die Anwendung dieser 9 Skalen deckt nahezu alle gängigen Metallwerkstoffe ab. Die am häufigsten verwendeten sind HRA, HRB und HRC, wobei HRC am häufigsten verwendet wird. Der Einsatzbereich der HRC-Skala liegt zwischen 20 und 70 HRC. Wenn der Härtewert weniger als 20 HRC beträgt, weil der konische Teil des Eindringkörpers zu stark gedrückt wird, nimmt die Empfindlichkeit ab und es sollte stattdessen die HRB-Skala verwendet werden; Wenn die Härte der Probe mehr als 67 HRC beträgt, ist der Druck auf die Spitze des Eindringkörpers zu groß, der Diamant kann leicht beschädigt werden und die Lebensdauer des Eindringkörpers wird stark verkürzt. Daher sollte im Allgemeinen stattdessen die HRA-Skala verwendet werden.
Der Rockwell-Härtetest ist einfach, schnell und hat eine kleine Einkerbung. Es kann die Oberfläche von Fertigprodukten sowie härteren und dünneren Werkstücken testen. Aufgrund der kleinen Vertiefung schwankt der Härtewert bei Materialien mit ungleichmäßiger Struktur und Härte stark und die Genauigkeit ist nicht so hoch wie bei der Brinellhärte. Die Rockwell-Härte wird zur Messung der Härte von Stahl, Nichteisenmetallen, Hartmetall usw. verwendet.
Vickers-Härte Vickers-Härte Das Messprinzip der Vickers-Härte ähnelt der Brinell-Härte. Ein regelmäßiger Diamant-Tetraeder-Eindringkörper mit einem relativen Winkel von 136 Grad wird verwendet, um mit einer bestimmten Prüfkraft F in die Oberfläche des Materials zu drücken. Die Prüfkraft wird entfernt, nachdem sie für eine bestimmte Zeit aufrechterhalten wurde. Der Härtewert wird durch den durchschnittlichen Druck pro Flächeneinheit der regelmäßigen Tetraedervertiefung ausgedrückt und das Symbol ist HV. Die Vickers-Härte verfügt über einen großen Messbereich und kann Materialien mit einem Härtebereich von 10 bis 1000 HV messen. Es verfügt über eine kleine Vertiefung und wird im Allgemeinen zur Messung dünnerer Materialien und Oberflächenhärtungsschichten wie Aufkohlen und Nitrieren verwendet.
Leeb Hardness verwendet einen Schlagkörper mit einer bestimmten Masse, der mit einem Kugelkopf aus Wolframcarbid ausgestattet ist, um mit einer bestimmten Kraft auf die Oberfläche des Prüfstücks zu schlagen und dann zurückzuprallen. Aufgrund der unterschiedlichen Härte der Materialien ist auch die Rückprallgeschwindigkeit nach dem Aufprall unterschiedlich. Am Schlaggerät ist permanentmagnetisches Material verbaut. Wenn sich der Schlagkörper auf und ab bewegt, induziert seine periphere Spule ein elektromagnetisches Signal proportional zur Geschwindigkeit, das dann über einen elektronischen Schaltkreis in einen Leeb-Härtewert umgewandelt wird und das Symbol mit HL gekennzeichnet ist.
Für den Leeb-Härteprüfer ist keine Werkbank erforderlich. Sein Härtesensor ist so klein wie ein Stift und kann direkt mit der Hand bedient werden. Es lässt sich leicht erkennen, unabhängig davon, ob es sich um ein großes, schweres Werkstück oder ein Werkstück mit komplexen geometrischen Abmessungen handelt.
Ein weiterer Vorteil der Leeb-Härte besteht darin, dass sie die Oberfläche des Produkts kaum beschädigt und manchmal als zerstörungsfreie Prüfung verwendet werden kann; Es ist einzigartig bei der Härteprüfung in alle Richtungen, bei engen Räumen und bei Sonderteilen.
