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铸钢厂检测仪器之铸钢件硬度测试

  铸钢件的硬度测试是指使用非破坏性方法鉴定铸钢件硬度的关键步骤。

  硬度测试是铸钢厂使用的一种质量测试,用于测量铸造金属的特性及其对不同应用的适用性。铸造厂根据硬度测试结果推断材料的拉伸应力。

  铸造金属的性能因金属成分、工艺条件和热处理而异。证明铸造金属产品适用于所需的最终应用非常重要。四个主要类别的属性对铸造金属用户很重要:

  1. 强度

  2. 应用场景

  3. 硬度

  4. 耐腐蚀性能

  铸造厂有时会在产品铸件旁铸造一个测试试样。假设试样的质量测试结果也适用于铸造产品。某些测试(例如拉伸应力和冲击)会在此过程中破坏测试件。但是,无损检测 (NDT) 不通过破坏金属样品从而获得结果。NDT 的优点是可以对铸造金属产品本身进行测试,而不是对测试件进行测试。

  硬度测试的好处:

  1. 能够在热处理操作和表面深度分析中验证零件的热处理

  2. 能够确定材料是否具有其预期用途所需的特性

  3. 用于有效鉴定和释放目标应用的材料或组件的无损测试替代方案

  4. 低成本和快速的性能

  什么是硬度测试?

  术语“硬度”通常意味着对变形的抵抗力。对于金属,该特性是衡量它们抵抗永久或塑性变形的能力。有几种不同的测试可用于测量金属和铸造金属的硬度。

  布氏硬度测试

  布氏硬度测试使用方法 ASTM E10——金属材料布氏硬度的标准测试方法。在美国测试与测量(ASTM)是这一标准的保管人。它是一种宏观压痕测试,其中使用高负载来获得测量值。由于粗粒结构和不均匀材料的可能性,铸造金属需要进行宏观硬度测试。

  为了获得布氏硬度值 (BHN),固定直径的硬质合金球以固定压力压入金属并持续设定时间。在移除负载时,操作员测量留下的压痕的直径,并使用以下公式将其转换为 BHN:

  \(BHN={2PoverπD(D-sqrt{D^2-d^2})}\)

  P = 施加的力 (kgf)

  D = 压头直径 (mm)

  d = 压痕直径 (mm)

  洛氏硬度测试

  洛氏硬度测试使用方法 ASTM E18——金属材料洛氏硬度的标准测试方法。罗克韦尔测试有两个阶段。该设备使用金刚石或球压头对样品施加初步试验力。此阶段的目的是突破金属表面,减少表面光洁度对最终结果的影响。操作员在此时测量基线压痕深度。在保持预载一段时间后,然后施加主要负载。同样,该力会保持预设时间,然后再次将其降低到预加载力。一旦时间过去,操作员对压痕进行深度测量。洛氏硬度值基于基线和最终深度测量值之间的差异。

  对于洛氏测试的准确度来说,重要的是测试轴在垂直的两度以内。洛氏硬度标度伴随着测试。

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

  N = 常数

  S = 比例单位

  h = 压痕深度

  里氏回弹硬度测试

  Leeb 测试使用 ASTM A956——钢制品的 Leeb 硬度测试标准测试方法。Leeb 测试是对物体从测试样品的回弹的量度。金属的硬度会影响回弹能量——较硬的材料产生更大的回弹,而较软的材料会抑制回弹能量。物体撞击样品前后的速度构成了回弹值的基础。Leeb 测试设备包含一个线圈,用于测量用于回弹测试的磁球的感应电压。该感应电压与球穿过测试设备线圈的速度直接相关。里氏硬度值使用以下公式计算:

  \(LHN={Rebound ;Velocity over Impact;Velocity}x1000\)

  Leeb 方法的优点包括留在测试样品上的压痕比其他方法小得多。与布氏硬度计和洛氏硬度计相比,它还具有便携性、更易于使用且速度更快。缺点是在样品表面不平整的情况下可能会产生可变的结果。样品的厚度和碳含量也可能影响结果。

  铸造厂的硬度测试

  硬度测试的发展使金属铸造厂更容易根据一项简单的测试来评估其产品的特性。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坏。这是一个快速的过程,可以在代工厂离开生产线时为他们提供有关产品的快速反馈。硬度值和抗拉强度之间的相关性是对产品等级进行初步评估的有用指南。代工厂在向客户发布产品之前完成一整套认证测试。

  硬度测试还有助于铸造厂检查其热处理工艺。结果表明材料的微观结构是否如预期的那样发生了变化。硬度测试是金属铸造厂质量控制和工艺调整的关键组成部分。


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