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鋼管標準中常用術語介紹(五)
作者: 發布日期:2018-01-20

5、硬度指標 
  金屬材料抵抗硬的物體壓陷表麵的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用範圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對於管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。 

  (1)布氏硬度(hb) 
  用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規定的試驗力(f)壓入式樣表麵,經規定保持時間後卸除試驗力,測量試樣表麵的壓痕直徑(l)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表麵積所得的商。以hbs(鋼球)表示,單位為n/mm2(mpa)。 
  其計算公式為: 
  式中:f--壓入金屬試樣表麵的試驗力,n; 
  d--試驗用鋼球直徑,mm; 
  d--壓痕平均直徑,mm。 
  測定布氏硬度較準確可靠,但一般hbs隻適用於450n/mm2(mpa)以下的金屬材料,對於較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀,又方便。 

  舉例:120hbs10/1000130:表示用直徑10mm鋼球在1000kgf(9.807kn)試驗力作用下,保持30s(秒)測得的布氏硬度值為120n/ mm2(mpa)。 
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  (2)洛氏硬度(hk) 
  洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣,都是壓痕試驗方法。不同的是,它是測量壓痕的深度。即,在初邕試驗力(fo)及總試驗力(f)的先後作用下,將壓頭(金鋼廠圓錐體或鋼球)壓入試樣表麵,經規定保持時間後,卸除主試驗力,用測量的殘餘壓痕深度增量(e)計算硬度值。其值是個無名數,以符號hr表示,所用標尺有a、b、c、d、e、f、g、h、k等9個標尺。其中常用於鋼材硬度試驗的標尺一般為a、b、c,即hra、hrb、hrc。 

  硬度值用下式計算: 
  當用a和c標尺試驗時,hr=100-e 
  當用b標尺試驗時,hr=130-e 
  式中e--殘餘壓痕深度增量,其什係以規定單位0.002mm表示,即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時,即相當於洛氏硬度變化一個數。e值愈大,金屬的硬度愈低,反之則硬度愈高。 
  上述三個標尺適用範圍如下: 
  hra(金剛石圓錐壓頭)20-88 
  hrc(金剛石圓錐壓頭)20-70 
  hrb(直徑1.588mm鋼球壓頭)20-100 

  洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法,其中hrc在鋼管標準中使用僅次於布氏硬度hb。洛氏硬度可適用於測定由極軟到極硬的金屬材料,它彌補了布氏法的不是,較布氏法簡便,可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是,由於其壓痕小,故硬度值不如布氏法準確。 

  (3)維氏硬度(hv) 

  維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法,是將一個相對麵夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(f)壓入試驗表麵,經規定保持時間後卸除試驗力,測量壓痕兩對角線長度。 

  維氏硬度值是試驗力除以壓痕表麵積所得之商,其計算公式為: 
  式中:hv--維氏硬度符號,n/mm2(mpa); 
  f--試驗力,n; 
  d--壓痕兩對角線的算術平均值,mm。 
  維氏硬度采用的試驗力f為5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)kgf(n)等六級,可測硬度值範圍為5~1000hv。 

  表示方法舉例:640hv30/20表示用30hgf(294.2n)試驗力保持20s(秒)測定的維氏硬度值為640n/mm2(mpa)。 
  維氏硬度法可用於測定很薄的金屬材料和表麵層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點,而克服了它們的基本缺點,但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。 
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  6、衝擊韌性指標 
  衝擊韌性是反映金屬才來哦對外來衝擊負荷的抵抗能力,一般由衝擊韌性值(ak)和衝擊功(ak)表示,其單位分別為j/cm2和j(焦耳)。 

  衝擊韌性或衝擊功試驗(簡稱"衝擊試驗"),因試驗溫度不同而分為常溫、低溫和高溫衝擊試驗三種;若按試樣缺口形狀又可分為"v"形缺口和"u"形缺口衝擊試驗兩種。 

  衝擊試驗:用一定尺寸和形狀(10×10×55mm)的試樣(長度方向的中間處有"u"型或"v"型缺口,缺口深度2mm)在規定試驗機上受衝擊負荷打擊下自缺口處折斷的實驗。 
  a、衝擊吸收功akv(u)--具有一定尺寸和形狀的金屬式樣,在衝擊負荷作用下折斷時所吸收的功。單位為焦耳(j)或kgf . m。 
  b、衝擊韌性值akv(u)--衝擊吸收功除以試樣缺口處底部橫截麵積所得的商。單位為焦耳/厘米2(j/cm2)或公斤力 . 米/厘米2(kgf . m/cm2)。計算公式為: 
  式中:akv(u)--試樣折斷時所吸收的功,kgf . m(j); 
  s --試樣缺口處底部橫截麵麵積,cm2。 

   常溫衝擊試驗溫度為20±50c;低溫衝擊試驗溫度範圍為<15~-1920c;高溫衝擊試驗溫度範圍為35~10000c。 

  低溫衝擊試驗所用冷卻介質一般為無毒、安全、不腐蝕金屬和在試驗溫度下不凝固的液體或氣體。如無水乙醇(酒精)、固態二氧化碳(幹冰)或液氮霧化氣(液氮)等。
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