评定,不折断-硬度测试和铸造

使用非破坏性方法对金属零件进行鉴定的关键步骤

硬度测试是一种用于质量测试的方法 铸造厂 测量…的性质 铸造金属 以及它们对不同应用的适用性. 它的流行是由于测试的非破坏性, 以及它与其它力学性能的关系. 铸造厂根据硬度测试结果推断材料的拉应力.

对金属件进行硬度试验
硬度测试可以确定一种金属是否具有其预期用途所必需的性能.

铸造金属的性能根据金属的成分、工艺条件和不同而不同 热处理. 重要的是要证明铸造金属bwin体育适合于预期的最终应用. 四个主要类别的属性是重要的 铸造金属 用户:

  • 强度
  • 影响
  • 硬度
  • 耐蚀性

铸造厂有时会在铸件的旁边铸造一个试模. 测试片的质量测试结果也被认为是真实的铸造bwin体育. 有些测试(如拉应力和冲击)会在此过程中破坏试件. 然而,无损检测(NDT)不会破坏金属样品以获得结果. 无损检测的优点是可以对铸造金属bwin体育本身进行检测, 而不是测试件.

硬度测试的好处:

  • 能够在热处理操作和案例深度分析中验证零件的热处理
  • 确定一种材料是否具有其预期用途的必要性能的能力
  • 无损检测替代方案,有效地确认和释放目标应用的材料或部件
  • 成本低,性能快

什么是硬度测试?

这个词, 硬度,通常意味着抗变形. 对于金属来说,这种特性是对其抗永久或塑性变形能力的一种衡量. 测量金属和铸造金属硬度有几种不同的试验方法.

钢是在金属设备中用硬度测试来检验的
工人进行硬度测试,以检查金属的抗变形能力.

布氏硬度试验

布氏硬度试验采用ASTM e10 -金属材料布氏硬度标准试验方法. 的 美国测试与测量协会 (ASTM)是本标准的保管人. 这是一种宏观压痕测试,使用高负载来获得测量结果. 铸造金属需要宏观硬度测试,由于过程晶粒结构和不均匀材料的潜力.

为了获得布氏硬度值(BHN), 一个固定直径的硬质合金球在固定的压力下在固定的时间内压入金属. 在卸荷时, 操作者测量留下的压痕直径,并将其转换为BHN,使用以下公式:

\(布氏硬度={2观点πD (D-sqrt {D ^ 2 D ^ 2})} \)

P =作用力(kgf)
D =压头直径(mm)
d =压痕直径(mm)

在美国,测试负载为 通常设置在3000kgf和一个10mm的球. 使用较低的测试负载500kgf,有时使用较小的5mm压头. 典型的BHN在50-750之间. 的 工程工具箱布氏硬度表 下面列举了一些BHN的例子:

材料
布氏硬度值

软铜

60

低碳钢

130

韧化钢凿

235

白口铸铁

415

氮化表面

750

金属表面的制备对于布氏硬度测试非常重要. 锯齿状的表面或其他缺陷将影响结果. 建议在准备测试时研磨金属表面,以使测试结果的变异性最小化.

布氏硬度试验的起源可以追溯到1900年. 在测试的前几年, 操作人员的观点对结果有很大的影响. 不同的操作人员会得出不同的结果,导致测量的高变异性. 然而, 随着电子测量设备的引进, 一致性水平显著提高.

洛氏硬度试验

洛氏硬度试验采用ASTM e18 -金属材料洛氏硬度试验方法. 罗克韦尔测试分为两个阶段. 该设备使用金刚石或球压头对样品施加初步测试力. 这一阶段的目的是突破金属的表面,减少表面光洁度对最终结果的影响. 操作员在这一点上测量基线压痕深度. 将预加载保持一段设定的时间后,再施加一个主加载. 同样,在将力再次减小到预加载力之前,力被保持一段预先设定的时间. 时间一过,操作人员就对缩进进行深度测量. 洛氏硬度值是基于基线和最终深度测量值之间的差值.

测试轴的垂直度在2度以内对洛氏试验的精度至关重要. 试验时附有洛氏硬度标度.

\(RHN={N-(h/ S)}\)

N =常数
S =规模单位
h =压痕深度

里氏回弹硬度试验

里氏硬度试验采用ASTM a956 -钢bwin体育里氏硬度试验方法. Leeb测试是对一个物体从测试样本反弹的测量. 金属的硬度影响回弹能,越硬的材料回弹越大, 而较软的材料会抑制反弹能量. 物体的速度, 在撞击样品之前和之后, 形成反弹价值的基础. 里氏试验设备包含一个线圈, 用于回弹试验的磁球的感应电压由哪一个测量. 这种感应电压直接与球通过测试设备线圈运动的速度有关. 里氏硬度值的计算公式如下:

\(LHN={反弹;撞击后的速度}x1000\)

Leeb方法的优点包括:在测试样品上留下的压痕比其他方法要小得多. 与布氏硬度计和洛氏硬度计相比,它携带方便、使用方便、速度快. 缺点是,当样品表面不均匀时,它可能会产生变化的结果. 样品的厚度和含碳量也会影响结果.

硬度值转换

ASTM E140-12be1给出了金属从一种硬度测试方法到另一种硬度测试方法的标准硬度换算表. 值得注意的是,这些转换是近似的,取决于材料组成等因素, 微观结构, 及热处理. 尽管这些表是基于跨不同方法的大量测试, 转换结果只能被认为是可比较值的估计值.

硬度值及热处理

铸造的金属经过热处理以控制其性能. 热处理包括将材料的温度提高到预定值. 然后根据bwin体育的期望性能以特定的速率冷却. 加热循环的最终温度和冷却速度对金属的微观组织有直接的影响.

冷却速度越快,珠光体和铁素体组织越细,硬度越大. 如果金属被淬火, 快速冷却形成马氏体组织, 哪一个是最难的. 因为显微组织与硬度有直接关系, 硬度测试是热处理是否成功的一个快速指标.

硬度值和铸造金属性能

表显示了特定材料的抗拉强度与硬度之间的关系. 这是一个有用的相关性,因为测量拉应力是一个破坏性的过程, 而硬度测试是无损的. 然而, 从硬度到抗拉强度的转换是有限制的,这些表只是近似值.

布氏硬度值与拉应力的关系:

\ (TS (MPa) ={病例}3开始.55 cdot HB(HB le 175)[2ex]3.38 cdot HB(HB>175 )end{cases}\) \(TS(psi)=begin{cases}515 cdot HB(HB le 175 )[2ex]490 cdot HB(HB>175 )end{cases}\)

HB =材料布氏硬度(用标准压头和3000kgf载荷测量)

金属试样旁边显示的是里氏硬度计
里氏硬度计是便携式的, 易于使用的, 与其他硬度测试仪相比,在测试样品上留下最小的压痕.

铸造bwin体育及分级

许多因素影响分级 铸钢. bwin体育组成, 化学及机械性能, 和热处理工艺都在符合ASTM标准的铸造bwin体育认证中发挥作用.

ASTM为不同等级的金属bwin体育制定标准规范. 了解这些等级和它们的性质是很重要的,以便 选择正确的等级 为每个应用程序. ASTM A27是一个涵盖 碳钢 通用铸件.

铸造厂的硬度试验

硬度测试的发展使金属铸造厂更容易基于一个简单的测试来估计其bwin体育的性能. 它是非破坏性的,这意味着它可以在成品上进行而不会造成损害. 这是一个快速的过程, 当bwin体育离开生产线时,给铸造厂快速的反馈. 硬度值和抗拉强度之间的相关性是对bwin体育等级进行初步评估的有用指南. 铸造厂在向客户发布bwin体育之前完成一整套认证测试.

硬度测试也可以帮助铸造厂检查他们的热处理过程. 结果表明,材料的微观结构是否发生了预期的变化. 硬度测试是金属铸造厂质量控制和工艺调整的重要组成部分.