评价它,不要破坏它 - 硬度测试和铸造厂

使用非破坏性方法鉴定金属部件的关键步骤

硬度试验是一种用于检验质量的试验方法铸造厂衡量的属性铸造金属及其适合不同应用的适用性。它的普及是由于测试的非破坏性,及其与其他机械性能的关系。铸造件推断基于硬度试验结果的材料的拉伸应力。

硬度试验是在金属片上进行的
硬度测试可以确定金属是否具有其预期用途的必要特性。

铸造金属的性能因金属的成分、工艺条件和工艺条件的不同而不同热处理.重要的是要证明铸造金属产品适合于所需的最终应用。四种主要的属性是重要的铸造金属用户:

  • 强度
  • 影响
  • 硬度
  • 耐蚀性

铸造厂有时会在铸造产品的同时铸造试件。试件的质量测试结果也被认为是铸造产品的真实结果。一些试验,如拉伸应力和冲击,会在试验过程中破坏试样。但是,无损检测(NDT)不会破坏金属样品以获得结果。NDT的优点是,可以对铸造金属产品本身进行试验,而不是对试件进行试验。

硬度测试的好处:

  • 能够验证热处理操作和案例深度分析方面的一部分的热处理
  • 能够确定材料是否具有其预期用途的必要属性
  • 无损检测替代方案,用于有效资格鉴定和释放目标应用的材料或组件
  • 成本低,性能快

什么是硬度测试?

这个词,硬度,通常指抗变形。对于金属来说,它的性能是衡量其对永久或塑性变形的抵抗能力。测量金属和铸造金属的硬度有几种不同的试验方法。

使用金属设施的硬度测试检查钢
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。这个美国测试和测量学会(ASTM)是本标准的保管人。这是一种宏观压痕试验,使用高负荷进行测量。铸造金属需要进行宏观硬度测试,这是由于粗晶结构和潜在的不均匀材料。

为了获得布氏硬度值(BHN),将一个固定直径的硬质合金球以一定的压力、一定的时间压入金属中。在去除负载后,操作者测量留下的压痕直径,并使用以下公式将其转换为BHN:

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

P.=施加力(KGF)
D.=压紧直径(mm)
D.=压痕直径(mm)

在美国,测试负载为通常设置为最大3000kgf与一个10mm球。使用较低的测试负载500kgf,有时使用5mm较小的压头。典型的BHN范围为50-750金属。的工程工具箱布氏硬度表以下列出了BHN的几个示例:

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

用于Brinell硬度测试的金属表面的制备非常重要。锯齿状表面或其他缺陷会影响结果。建议研磨金属表面以准备测试以最小化结果的可变性。

Brinell硬度测试的起源延伸回到1900.在测试的早期,结果受到操作员的角度受到强烈影响的。不同的运营商将提出不同的结果,导致测量的高变异性。然而,随着电子测量设备的引入,一致性的一致性显着提高。

罗克韦尔硬度试验

洛氏硬度试验采用ASTM E18金属材料洛氏硬度标准试验方法。洛氏试验分为两个阶段。该设备使用金刚石或球形压头对样品施加初步试验力。该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。操作员在此点测量基线压痕深度。在保持预载一段设定时间后,然后施加一个主要载荷。同样,在再次将力减小到预加载力之前,力保持预设时间。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之间的差异。

对于洛氏试验的精度而言,试验轴在两个垂直度范围内非常重要。洛氏硬度标度伴随着试验。

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

N=常数
S.=刻度单位
H=压痕深度

里氏回弹硬度试验

LEEB测试使用ASTM A956标准测试方法,用于钢铁产品的LEEB硬度测试。LEEB测试是从测试样本中反弹对象的衡量标准。金属的硬度影响反弹能量 - 更硬的材料产生更大的反弹,而柔软的材料抑制了反弹能量。对象的速度,之前和之后撞击样品,形成回弹值的基础。LEEB测试设备包含一个线圈,测量用于反弹测试的磁球的感应电压。该感应电压与通过测试设备的线圈移动的球的速度直接相关。使用以下公式计算LEEB硬度值:

\(LHN={反弹;速度超过冲击;速度}x1000\)

Leeb方法的优点包括在测试样品上留下的压痕比其他方法要小得多。它比布氏硬度计和洛氏硬度计更便于携带,使用更方便,速度更快。缺点是,当样品表面不均匀时,可能会产生不同的结果。样品的厚度和含碳量也会影响结果。

硬度编号转换

ASTM E140-12be1给出了从一种硬度测试方法转换为另一种硬度测试方法的标准硬度转换表。值得注意的是,这些转换是近似的,取决于材料成分、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较值的估计值。

硬度值与热处理

铸造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的值。然后根据产品的期望特性以特定的速率冷却。加热循环的最终温度和冷却速度对金属的组织有直接的影响。

冷却速度越快,细珠光体和铁素体组织的硬度值越大。如果金属淬火,快速冷却会产生马氏体微观结构,其硬度最高。由于显微组织和硬度之间的直接关系,硬度试验是热处理是否成功的快速指示器。

硬度值与铸造金属性能

表格显示了特定材料的抗拉强度与硬度之间的关系。这是一个有用的关联,因为测量拉应力是一个破坏性的过程,而硬度测试是无损的。然而,从硬度到抗拉强度的换算是有局限性的,这些表格只是近似值。

布氏硬度值与拉伸应力之间的关系:

\(TS(MPa)=开始{cases}3.55 cdot HB(HB le 175)[2ex]3.38 cdot HB(HB>175)结束{cases}\(TS(psi)=开始{cases}515 cdot HB(HB le 175)[2ex]490 cdot HB(HB>175)结束{cases}\)

乙肝=材料布氏硬度(用标准压头和3000kgf载荷测量)

李氏硬度计显示在金属试样旁边
LEEB硬度测试仪是便携式,易于使用的,与其他硬度测试仪相比,测试样品上的最小压痕。

铸造产品和分级

许多因素会影响分级铸钢.产品的组成,化学和机械性能,以及热处理过程所有在每个铸造产品的认证中都会针对适用的ASTM标准发挥作用。

ASTM为不同等级的金属产品制定标准规范。了解这些等级及其性质非常重要,以便选择正确的等级为每个应用程序。ASTM A27是一个涵盖碳素钢一般应用的铸件。

铸造厂硬度测试

硬度测试的发展使金属代工厂更容易根据一个简单的测试来估算其产品的性质。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,使铸造厂是关于产品的快速反馈,因为它们离开生产线。硬度数和拉伸强度之间的相关性是对产品级进行初步评估的有用指导。铸造件在将产品释放到客户之前完成全套认证测试。

硬度测试还可以帮助铸造厂检查其热处理过程。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重要组成部分。