给它评级,不要破坏它的硬度测试和铸造

使用非破坏性方法确定金属零件的关键步骤

硬度测试是一种用于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。它的普及是由于测试的非破坏性,以及它与其他力学性能的关系。铸造厂根据硬度测试结果推断出材料的拉应力。

对金属件进行硬度测试
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、工艺条件和热处理。重要的是要证明铸造金属产品是适合所期望的最终应用。属性的四大类是重要的铸造金属用户:

  • 强度
  • 影响
  • 硬度
  • 耐腐蚀性能

Foundries有时将展开测试优惠券与产品铸造一起。假设测试优惠券的质量测试结果也是如此。一些测试 - 例如拉伸应力和冲击 - 破坏该过程中的试件。然而,非破坏性测试(NDT)不会破坏金属样品以获得结果。NDT的优点是,测试可以在铸造金属产品本身上进行,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
  • 判断一种材料是否具有其预期用途的必要特性的能力
  • 无损检测选择有效地确认和释放材料或组件的目标应用
  • 低成本,快速性能

什么是硬度测试?

这个词,硬度,通常意味着抗变形能力。对于金属来说,这种性能是衡量它们对永久或塑性变形的抵抗能力。有几种不同的测试方法可以测量金属和铸造金属的硬度。

在金属设备中,钢是用硬度测试来检验的
工人执行硬度测试以检查金属对变形的抵抗力。

Brinell硬度测试

Brinell硬度测试使用方法ASTM E10标准试验方法,用于金属材料的Brinell硬度。的美国测试与测量学会(ASTM)是本标准的托管人。它是一种宏观压痕测试,其中使用高负载来获得测量。铸造金属需要宏观硬度试验,由于课程晶粒结构和非均匀材料的潜力。

为了获得布氏硬度值(BHN),一个直径固定的硬质合金球以固定的压力在固定的时间内压入金属中。在去除载荷时,操作者测量留下的压痕直径,并将其转换为BHN,使用如下公式:

\(布氏硬度={在π2 p \ D (D - \ sqrt {D ^ 2 D ^ 2})} \)

P=施加力(kgf)
D压头直径(mm)
d=压痕直径(mm)

在美国,测试载荷为通常用一个10毫米的球,以3000kgf为上限。使用较低的测试负载500kgf,有时使用较小的5mm压头。金属的典型BHN范围在50-750之间。的工程工具箱Brinell硬度表下面列出了一些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

金属表面的制备对布氏硬度测试非常重要。锯齿状表面或其他缺陷会影响结果。建议在准备试验时研磨金属表面,以尽量减少结果的变化。

布氏硬度测试的起源可以追溯到1900年。在测试的早期,测试结果受到操作者视角的强烈影响。不同的操作员会得出不同的结果,导致测量的高可变性。然而,随着电子测量设备的引入,一致性水平有了显著提高。

洛氏硬度试验

罗克韦尔硬度试验使用方法ASTM E18标准试验方法,用于金属材料的罗克韦尔硬度。罗克韦尔测试有两个阶段。该设备使用金刚石或球压架对样品应用初步试验力。该阶段的目的是突破金属表面,并降低表面光洁度对最终结果的影响。操作员此时测量基线压痕深度。在保持设定时间的预载之后,然后应用大负载。同样,在再次将其降至预加载力之前,将力保持为预设时间。经过时间的时间,操作员深入测量缩进。罗克韦尔硬度编号基于基线和最终深度测量之间的差异。

对于测试轴的罗克韦尔测试的准确性是重要的。罗克韦尔硬度刻度伴随着考验。

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

N=常数
年代=尺度单位
h=缩进深度

里氏回弹硬度试验

里氏硬度试验采用ASTM a956标准试验方法对钢制品进行里氏硬度试验。Leeb测试是测量物体从测试样品反弹的一种方法。金属的硬度影响回弹能,较硬的材料回弹更大,较软的材料则抑制回弹能。物体撞击样品前后的速度构成了反弹值的基础。Leeb测试设备包含一个线圈,用来测量用于回弹测试的磁球的感应电压。这个感应电压直接与球通过测试设备线圈的速度有关。里氏硬度的计算公式如下:

(LHN={反弹\;速度\冲击\;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小得多。它比布氏硬度计和洛氏硬度计更轻便、更容易使用和更快。缺点是在样品表面不均匀的情况下,它可能产生不同的结果。样品的厚度和碳含量也会影响结果。

硬度值转换

ASTM E140-12be1给出了金属硬度测试方法之间的标准硬度转换表。值得注意的是,这些转换是近似的,并取决于材料成分、显微组织和热处理等因素。虽然这些表是基于跨不同方法的大量测试,但转换结果只能被视为可比值的估计值。

硬度数和热处理

铸造金属热处理以操纵它们的性质。热处理涉及将材料的温度提高到预定值。然后根据产品的所需性质以特定速率冷却。加热循环的最终温度和冷却速率对金属的微观结构直接影响。

由更快的冷却速率引起的精细珠光体和铁氧体微观结构具有更大的硬度值。如果金属淬火,则快速冷却导致马氏体微观结构,其具有最大的所有硬度。由于微观结构和硬度之间的直接关系,硬度测试是热处理是否成功的快速指示。

硬度数和铸造金属性质

表格显示了特定材料的抗拉强度与硬度之间的关系。这是一种有用的关联,因为测量拉应力是一个破坏性的过程,而硬度测试是非破坏性的。然而,从硬度到抗拉强度的转换是有局限性的,这些表只是近似值。

Brinell硬度数和拉伸应力之间的关系:

\(ts(mpa)= \ begin {is} 3.55 \ cdot hb(hb \ le 175)\\ [2ex] 3.38 \ cdot hb(hb> 175)\\\结束{is} \)\(ts(psi)= \ begin {is} 515 \ cdot hb(hb \ le 175)\\ [2ex] 490 \ cdot hb(hb> 175)\\\结束{is} \)

乙肝=材料的布氏硬度(用标准压头和3000kgf负荷测量)

一个里氏硬度计旁边是一个金属试样
里氏硬度计携带方便,使用方便,与其他硬度计相比,在测试样品上留下最小的压痕。

铸件及分级

影响评分的因素很多铸钢。产品的成分,化学和机械性能,以及热处理工艺都在每一个铸造产品的认证中发挥作用,以适用的ASTM标准。

ASTM为不同等级的金属产品设定标准规格。要了解这些成绩及其性质是非常重要的,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。

铸造厂硬度测试

硬度测试的发展使金属铸造厂更容易根据一种简单的测试来评估其产品的性能。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坏。这是一个快速的过程,让铸造厂在产品离开生产线时得到快速的反馈。硬度值与抗拉强度之间的关系对初步评价产品等级具有指导意义。铸造厂在向客户发布产品之前完成了一整套认证测试。

硬度测试也可以帮助铸造厂检查他们的热处理工艺。结果表明,材料的微观组织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关键组成部分。

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