Wie viel wissen Sie über die Härte des Materials?

Um die Leistung und Lebensdauer zu gewährleisten, muss das Material von Schneidwerkzeugen, Messwerkzeugen und Formen, die in der mechanischen Fertigung verwendet werden, eine ausreichende Härte aufweisen.Heute werde ich mit Ihnen über die Härte von Materialien sprechen.Härte ist ein Maß für die Fähigkeit eines Materials, lokaler Verformung, insbesondere plastischer Verformung, Eindrücken oder Kratzern zu widerstehen. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Härte des Materials, desto besser seine Verschleißfestigkeit, z. B. erfordern Zahnräder und andere mechanische Teile eine bestimmte Härte, um eine ausreichende Verschleißfestigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten.

Arten von Härte

Wie oben gezeigt, gab es früher so viele Arten von Härte. Ich werde Ihnen die gängigen und praktischen Eindringhärteprüfungen bei der Härte von Metallen vorstellen.

Definition von Härte

1. Die Brinell-Härte

Die Brinell-Härte (Symbol HB) ist eine der ersten entwickelten und zusammengefassten Methoden, die zu einer akzeptierten Härtespezifikation geworden ist und zur Entstehung anderer Härteprüfmethoden beigetragen hat.

Das Prinzip der Brinell-Härteprüfung ist: Der Eindringkörper (Stahlkugel oder Hartmetallkugel, Durchmesser D mm) übt die Prüfkraft F aus. Nach dem Eindrücken der Probe wird die Kontaktfläche S (mm²) zwischen der Kugelsonde und der Probe anhand des konkaven Durchmessers d (mm), der vom Eindringkörper hinterlassen wird, berechnet, und der durch die Prüfkraft erhaltene Wert wird ausgeschlossen. Wenn der Eindringkörper eine Stahlkugel ist, ist das Symbol HBS, und wenn es sich um eine Hartmetallkugel handelt, ist es HBW. k ist eine Konstante (1/g = 1/9,80665 = 0,102).

2. Die Vickers-Härte

Die Vickers-Härte (Symbol HV) ist die am weitesten verbreitete Prüfmethode, die mit jeder Prüfkraft getestet werden kann, insbesondere im Bereich kleiner Härten unter 9,807 N.

Die Vickers-Härte ist der Wert, der sich aus der Division der Prüfkraft F (N) durch die Kontaktfläche S (mm²) zwischen der Standardplatte und dem Eindringkörper ergibt, berechnet anhand der Diagonalenlänge d (mm, der durchschnittlichen Länge in beiden Richtungen) der Eindrückung, die auf der Standardplatte durch den Eindringkörper (vierseitiger Diamantkegel, relativer Oberflächenwinkel = 136°) bei der Prüfkraft F (N) entsteht. k ist eine Konstante (1/g = 1/9,80665).

3. Die Knoop-Härte

Die Knoop-Härte (Symbol HK) wird, wie in der folgenden Formel gezeigt, berechnet, indem die Prüfkraft durch die projizierte Eindrückfläche A (mm²) geteilt wird, basierend auf der längeren Diagonalenlänge d (mm) der Eindrückung, die auf der Standardplatte bei der Prüfkraft F durch Eindrücken des langen Diamant-Eindringkörpers mit relativen Seitenwinkeln von 172°30' und 130° entsteht.

Die Knoop-Härte kann auch durch Ersetzen des Vickers-Eindringkörpers eines Mikrohärteprüfers durch einen Knoop-Eindringkörper gemessen werden.

4. Die Rockwell-Härte

Die Rockwell-Härte (Symbol HR) oder Rockwell-Oberflächenhärte wird gemessen, indem eine Vorlastkraft auf die Standardplatte mit einem Diamant-Eindringkörper (Spitzenkegelwinkel: 120°, Spitzenradius: 0,2 mm) oder einem kugelförmigen Eindringkörper (Stahlkugel oder Hartmetallkugel) aufgebracht wird, dann eine Prüfkraft aufgebracht und die Vorlastkraft wiederhergestellt wird.

Dieser Härtewert leitet sich aus der Härteformel ab, die als Differenz zwischen der Eindringtiefe h (µm) zwischen der Vorlastkraft und der Prüfkraft ausgedrückt wird. Die Rockwell-Härteprüfung verwendet eine Vorlastkraft von 98,07 N, und die Rockwell-Oberflächenhärteprüfung verwendet eine Vorlastkraft von 29,42 N. Das spezifische Symbol, das in Kombination mit dem Eindringkörpertyp, der Prüfkraft und der Härteformel angegeben wird, wird als Skala bezeichnet. Die japanischen Industrienormen (JIS) definieren verschiedene verwandte Härteskala.

HR (Diamant-Eindringkörper, Rockwell-Härte) = 100 - h/0,002 h: mm

HR (Kugel-Eindringkörper, Rockwell-Härte) = 130 - h/0,002 h: mm

HR (Diamant-/Kugel-Eindringkörper, Rockwell-Oberflächenhärte) = 100 - h/0,001 h: mm

Härteprüfmaschinen

sind weit verbreitet, da sie einfach und schnell zu bedienen sind und direkt an der Oberfläche von Rohmaterialien oder Teilen getestet werden können.

Leitfaden zur HärteauswahlAuswahlhilfe für Härteprüfmethoden zu Ihrer Information:

Material

Mikro-Vickers-Härte

Basierend auf der Tatsache, dass Objekte mit gleicher Härte den beiden Arten von Knoop-Vickers-Eindringkörpern den gleichen Widerstand entgegensetzen, werden die Spannungen der beiden Arten von Vickers-Knoop-Eindringkörpern unter Last abgeleitet und dann nach σHK=σHV wird HV=0,968HK erhalten. Diese Formel wird unter geringer Last gemessen, und der Fehler ist relativ groß. Darüber hinaus ist bei Härtewerten über HV900 der Fehler dieser Formel sehr groß, und der Referenzwert geht verloren.

• Nach Ableitung und Korrektur wird die Umrechnungsformel für Knoop-Härte und Vickers-Härte vorgeschlagen.

• Verifiziert durch tatsächliche Daten, beträgt der maximale relative Umrechnungsfehler der Formel 0,75 %, was einen hohen Referenzwert hat.
• Umrechnung von Rockwell zu Vickers

Die von Hans·Qvarnstorm vorgeschlagene Umrechnungsformel von Qvarnstorm wird modifiziert, um die Umrechnungsformel von Rockwell-Härte zu Vickers-Härte zu erhalten:

• Diese Formel wird mit den Standarddaten für die Härte von Eisenmetallen, die in China veröffentlicht wurden, umgerechnet, und ihr HRC-Fehler liegt im Wesentlichen im Bereich von ±0,4 HRC, ihr maximaler Fehler beträgt nur 0,9 HRC, und der maximale berechnete HV-Fehler beträgt ±15 HV.

• Nach der Spannung σHRC=σHV verschiedener Eindringkörper wird die Formel durch Analyse der Beziehungskurve zwischen Rockwell-Härte und Vickers-Härte-Eindringtiefe erhalten.

Diese Formel wird mit dem nationalen Standard-Experimentumrechnungswert verglichen, und der Fehler zwischen dem Berechnungsergebnis der Umrechnungsformel und dem Standard-Experimentwert beträgt ±0,1 HRC.

• Nach tatsächlichen experimentellen Daten wird die Umrechnung von Rockwell-Härte zu Vickers-Härte durch lineare Regression diskutiert und die Formel erhalten:

Diese Formel hat einen kleinen Anwendungsbereich und einen großen Fehler, ist aber einfach zu berechnen und kann verwendet werden, wenn die Genauigkeit nicht hoch ist.

• Umrechnung von Rockwell zu Brinell-Härte

Die Beziehung zwischen Brinell-Eindrückung und Rockwell-Eindrücktiefe wurde analysiert und die Umrechnungsformel nach der Spannung σHRC=σHB des Eindringkörpers erhalten.

• Der Fehler zwischen den berechneten Ergebnissen und den Standard-Experimentwerten beträgt ±0,1 HRC.

• Nach tatsächlichen experimentellen Daten wurde die Formel durch lineare Regression erhalten.

Der Formelfehler ist groß und der Anwendungsbereich ist klein, aber die Berechnung ist einfach und kann verwendet werden, wenn die Genauigkeit nicht hoch ist.

• Umrechnung von Brinell zu Vickers

Die Beziehung zwischen Brinell-Härte und Vickers-Härte basiert ebenfalls auf σHB=σHV.

• Das Umrechnungsergebnis dieser Formel wird mit dem Umrechnungswert des nationalen Standards verglichen, und der Umrechnungsfehler beträgt ±2 HV.

Knoop zu Rockwell Umrechnung

Da die entsprechenden Kurven von Knoop und Rockwell Parabeln ähneln, wird die ungefähre Umrechnungsformel aus den Kurven abgeleitet.

• Diese Formel ist genau und kann als Referenz verwendet werden.