硬度试验简史

硬度,应用于大多数材料和特定的金属,是一种有价值的,揭示和欧洲杯足球竞彩广泛使用的力学测试,以不同的形式已经使用了250多年。事实上,作为一种材料特性,它的重要性和价值是不可低估的,来自硬度测试的信息可以作为补充,并经常与其他材料验证技术(如压缩或拉伸)结合使用,以提供关键的性能信息。材料和硬度测试有多重要和有用?

考虑所提供的信息及其在航空航天、汽车、质量控制、结构、失效分析和其他几种制造和工业形式中的重要性。确定这些材料的性能为了解从原材料到制备样品和成品的各种组件类型的强度、灵活性、耐久性和性能提供了有价值的见解。欧洲杯足球竞彩多年来,人们发明了不同的测定材料硬度的方法,并取得了不同程度的成功。欧洲杯足球竞彩从早期的划痕测试到先进的自动化成像,硬度测试已经发展成为一种准确、高效和有价值的材料测试方法。

随着近年来电子、硬件、计算机和编程能力的迅速发展,测试技术和硬件有了很大的改进,而早期的硬度测试的基本形式,如简单的划痕测试,足以满足相关时代的需要。最早的一些条痕测试可以追溯到1722年。这些测试是基于从一端到另一端硬度递增的棒材进行的。被测材料在棒材上产生划痕的程度是试样硬度的决定因素。后来,在1822年,硬度测试形式被推出,其中包括用钻石划痕材料表面,并测量由此产生的线的宽度,这种测试最终被称为莫氏比重计。

这种方法至今仍在某些流程中使用。莫氏表由10种矿物组成,从最硬的10(钻石)到最软的1(滑石粉)。每一种矿物都能在它的鳞片层级中刮到低于它的那些。莫氏尺度不是线性的;9和10的硬度差主要大于1和2。从莫氏尺度的角度来看,一个具体的例子是,硬化工具钢在尺度上下降到7或8左右。在接下来的75年里,其他更先进的划痕测试版本陆续推出,包括集成级、显微镜和钻石仪器,这些仪器的载荷不断增加,最高可达3克。

要测试的材料在负载变化下被划伤,然后与已知值的一组标准划伤进行比较。该系统的一个更先进的版本是在锥形钢弹簧的末端安装钻石。弹簧的另一端连接一个重量为3克的平衡臂。被测材料由一个手动驱动的轮和蜗轮系统移动,在其顶部放置一个工作台和夹具的材料。当材料被穿过时施加一个固定的压力,导致材料的“切割”,然后在显微镜下借助丝状千分尺目镜测量。然后用这一过程所必需的数学公式来推导硬度。

压痕硬度后来被引入,一种早期的硬度形式发展于1859年,是基于在材料中产生3.5毫米压痕所需的载荷。然后用游标系统测量深度,达到3.5 mm所需的总载荷称为硬度。穿透器由一个截断的圆锥组成,锥形从顶部5毫米到顶部1.25毫米。这种方法主要适用于软质材料。欧洲杯足球竞彩另一种早期形式的压痕测试涉及到将相同测试材料的直角几何形状压入另一个,然后测量产生的压痕的宽度。在20世纪初,这种技术发展出了不同的格式,类似地使用了圆柱形测试材料的“相互”压痕,纵向轴以直角相互压痕。

布氏硬度测试

第一个被广泛接受和标准化的压痕硬度测试是由j.a.布氏在1900年提出的。布瑞奈尔对材料科学的兴趣是在他参与许多瑞典钢欧洲杯足球竞彩铁公司欧洲杯线上买球期间发展起来的,他希望有一种快速和一致的方法来确定材料的硬度。布氏硬度测试,至今仍广泛使用,包括在金属表面用直径1至10毫米的钢或最近使用的碳化钨球在高达3000公斤的重负荷下进行压痕测试。

在去除载荷后,用低倍显微镜测量压痕的直径。在直角处取印模直径的两个读数的平均值,并用数学方法计算出硬度值。布氏硬度试验基本介绍了压痕硬度试验的生产阶段,并为进一步与材料类型更相关的压痕试验开辟了道路。

肖氏硬度计

大约在布氏硬度作为一种有用的测试工具发展的同时,作为第一个“无标记”的硬度测试仪器之一,柯氏硬度计推出了。Albert F. Shore,他在纽约发现了Shore仪器制造公司,他的名字现在是硬度计测试的同义词,他设计了作为硬度测试替代的硬度仪。硬化镜使用了一个镶有钻石的“锤子”,锤子夹在一个玻璃前端的管子里,管子从10英寸的高度落在一个测试样本上。

锤子的回弹是按“Shore”单元的刻度测量的,每个单元被分成100个部分,可以与高碳钢淬硬后的回弹进行比较。从技术上讲,硬度读数是材料弹性的量度。与当时其他可用的硬度测试方法不同,硬化剂只会在被测材料上留下轻微的痕迹,经过评估后即可使用。

随着20th世纪进步了,经历了两次世界大战,随着工业革命全球工业化的同时增长和制造需求的增加,迫切需要更高效和更精细的测试方法,因此,新的技术开始发展。高效、准确的测试形式是为了应对沉重的制造需求、结构故障,以及为日益增长的全球基础设施设计足够的材料完整性的需要。

维氏硬度测试

维氏硬度试验1924年,英国工程集团维克斯有限公司的史密斯和沙兰德两位先生开发了这个项目。该测试作为布氏硬度测试的替代方案,是为了满足对布氏硬度测试有效的材料限制进行更精细测试的需求而开发的。维克斯测试使用与布氏压痕相同的原理,即在材料上调节压痕,但使用的是金字塔形状的钻石而不是布氏球压痕机。这导致了更通用和一致的硬度测试。后来,在1939年,美国国家标准局(National Bureau of Standards)的弗雷德里克·努普(Fredrick Knoop)推出了一种替代维克斯测试的方法。Knoop测试采用了一种较浅、较长形式的钻石金字塔,设计用于比维氏硬度测试更低的测试力,允许对薄或脆性材料进行更精确的测试。欧洲杯足球竞彩努普硬度测试和维氏硬度测试至今仍是常用的硬度分析方法。

洛氏硬度测试

尽管1908年维也纳教授保罗·路德维克提出了罗克韦尔压痕测试的想法,但直到1914年左右,在康涅狄格州布里斯托尔的一家制造公司工作的斯坦利和休·罗克韦尔兄弟,成功地扩展了使用基于位移的锥形金刚石压痕测试的想法,并为罗克韦尔测试器的设计申请了专利。该试验机的主要标准是提供一种快速测定热处理对钢轴承套圈影响的方法。

罗克韦尔的关键优势之一是所需的压痕面积小。它也更容易使用,因为读数是直接的,不需要计算或二次测量。该专利申请于2月11日获得批准th后来,在1924年,一项更先进的外观设计专利获得了批准。与此同时,斯坦利·罗克韦尔(Stanley Rockwell)开始与康涅狄格州哈特福德的仪器制造商查尔斯·h·威尔逊(Charles H. Wilson)合作,生产罗克韦尔测试器。

该公司发展成为威尔逊机械仪器公司,被称为罗克韦尔测试器的优质生产商。在经过20世纪后期的一些所有权变化后,1993年Instron公司获得了Wilson,该公司是材料测试行业的全球领导者,今天它已经成为Instron/Illinois工具厂的重要组成部分。目前被称为Wilson硬度,结合了Instron/Wilson的专业知识,以及随后对Wolpert硬度和Reicherter硬度的收购,导致了尖端硬度系统的工程和生产。洛氏硬度测试仍然是当今最有效和应用最广泛的硬度测试类型之一。

硬度测试-今天和未来

目前,随着近年来硬度测试仪器、计算机硬件、成像算法、电子和软件能力的显著增强,异常精确和可靠的测试过程的大门已经打开,提供的结果比以往任何时候都更快,通常是自动化的方式。这些技术和组件已被证明有助于将效率、准确性和速度提高到无与伦比的水平。在过去的几年里,毫无疑问,在未来,越来越多的标准手工测试过程已经并且将继续在测试过程的各个方面迅速为自动化让路。

在材料准备和处理,舞台移动,安装夹具,结果解释,分析,甚至报告方面的新技术已经被引入硬度测试行业。越来越多的自动化技术正被纳入到许多硬度系统中,这些系统使用的是努普、维氏和布氏压痕的台阶横向和图像分析。一个自动硬度系统通常包括一个完全可控的测试仪,包括一个自动旋转或旋转转塔,也在Z轴驱动,无论是从头/压头外壳或从主轴驱动系统,用于施加压痕在一个预定的力,也用于自动聚焦试件。

再加上一台标准的电脑和专用的硬度软件,一个USB摄像机,和一个自动XY横切电动工作台,结果是一个强大的,完全自动的硬度测试系统。这些系统可以独立地自动生成、测量和报告几乎无限数量的缩进遍历。这种更新的技术防止了过去造成工作空间混乱和操作挑战的许多硬件。

硬度测试在质量控制、材料测试和零部件验收中起着至关重要的作用。欧洲杯足球竞彩这些数据用于验证构件的结构完整性、热处理和质量,以确定材料是否具有其预期用途所必需的性能。多年来,通过改进标准测试设计,建立了越来越多的生产和有效的测试手段,并以比以往任何时候都更有效的方式执行和解释硬度测试的新前沿方法。

其结果是增加了“让仪器工作”的潜力和依赖性,使硬度测试在研发和工业应用中非常有用,并确保人们每天使用的材料有助于一个高效、精心设计和安全的世界。欧洲杯足球竞彩

比勒

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