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硬度十日谈

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发表于 2016-3-16 14:22:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
硬度十日谈
发表时间:2007-6-21 1:21:14
原作发表于刀友论坛
硬度的定义:硬度是物质抵抗某些外来机械作用(如刻划、压入、研磨)的能力
硬度的测量:主要有两种方法:1刻划法 2.压入/冲击法
刻划法:使用两种物质相互刻划,低硬度的被高硬度划痕。将需测试物质与硬度标准物刻划比较,测得该物质硬度。这样测得的硬度叫摩氏硬度。是所有硬度测试的基准。测量范围为最软的物质到最硬的物质,适合于所有的固体物质硬度测量。
摩氏硬度:
硬度标称值为从1到10
标度物:
1 滑石
2 石膏
3 方解石
4 氟石(萤石)?
5 磷灰石
6 正长石
7 石英
8 黄玉
9 刚玉
10 钻石
压入/冲击法:使用钻石/高硬质合金头,对待测物质表面施加一定的力量/速度使被测物产生压痕,通过测量压入深度/压痕对角线长度/压痕面积来测得硬度值。根据压头的材料、形状,是静力压入还是冲击方式,测量是深度、长度还是面积而有很多种标称。常用有洛氏硬度(HRA,HRB,HRC),布氏硬度(HB),维氏硬度(HV) 。通常用于具延展性的金属。
刀常用的硬度是洛氏硬度(HRC),通常使用球型硬质合金头,静力压入,测量深度。(icex观点:一般是测量硬度比较低的东西,用钢球,测量象刀这样比较硬的东西用120度的金刚石锥头,因为钢球很难压出痕迹,就是硬质合金的也不行。)

摩氏硬度不需要专门的仪器,是广大刀友都可以利用的方法,^_^。
简单的摩氏硬度判断方法:
硬度2以下的可用指甲划痕,5以下的可用刀划痕(指一般的刀,^_^),6以下的可用窗玻璃划痕,7以下可用锉刀锉,8以上物质,可将玻璃划痕,9以上物质,可以用来切割玻璃。10以上物质?没有啦。
不断有朋友问 :玻璃、骨头、钨、陶瓷、钻石HRC是多少?
这些物质没有延展性,不能用压入/冲击法测试,根本就不能谈HRC,橡胶、塑料等弹性大的物质,一样不能谈HRC.压入/冲击法是专门用于有延展性的金属的专用测试方法,对于硬质合金、钨、锇等硬而脆的金属也不适用
  洛氏硬度法与摩氏硬度法相比,具有精确、精密、分度值高,操作规范性好的优点。但可测量材质少,测量范围小、受限制多、需专门仪器及人员等是缺点。洛氏硬度能测的摩氏方法也能测,摩氏硬度能测的洛氏法只能测非常小的一部分。
物质的摩氏硬度
常见元素硬度:铬 9.0     硅 7.0  铱 6.5   锰 5.0    锌 2.5   金 2.5   铜 3.0   银2.9   镍5.0   硫 2.0    镁 2.0   铁 4.5   铂4.3  锡3.0  铝2.9钙 1.5   铅 1.5     磷 0.5    钾 0.5   钠 0.4   锶 0.2
  常见物质硬度: 蜡(0℃)0.2   冰1.5   石墨 1~2   琥珀 2~2.5  玛瑙 6~7    指甲2.2~2.4瓷 7    罗氏合金 2.5~3.0  云母 2.8     大理石 3~4  黄铜 3~4       玻璃4.5~6.5   钢5~8.5
石英7   硅铍石6~7.5    钽铁矿7~7.5  堇青石7~7.5   辉绿岩7~8绿柱石7.5~8  黄玉8 尖晶石8  金绿宝石8~8.5  刚玉9   铬9.0    硼9.5    碳化硅9.5  钻石10
  几乎所有刀的硬度都在6.5以下,大于7物质可以刻划高硬度的玻璃,可算是高硬度物质。
可以用刻划的方法测试刀的硬度吗?
  可以的,虽然洛氏硬度法精度很高,但它受到场地、设备、人员、资金的制约。对被测样件要求是有一定面积的平面且测试时测试面要与压头垂直,被测样件要有一定厚度。
因此无法用来测试刀锋、表面镀/涂层的硬度。通常都采用专门的硬度锉测量。
其实我们平时使用的划一下的方法就是刻划法,可以知道两把刀相对的硬度。但要注意操作:用一把刀的刀尖划一下另一个的目标区。
  
我们也可以使用普通锉刀大体感受一下。普通锉刀HRC60~62。以HRC60为例,锉刀有咬入感的<55,锉刀打滑但能锉动的57~59,象滑冰一样感觉的60~62,能破坏锉刀的>63。
  
还可以通过削铁钉的感觉大体判断硬度,但这要求操作者非常有经验,在此就不细说。
刀背相碰测硬度的方法属于冲击法,但要注意,两刀背的厚度、形状、操作的手法、碰撞角度等因素的影响甚至大于硬度的影响,所以很难客观表现硬度。此外,很多刀背和锋的硬度相差也很大,背软不一定刃就软。

磨刀能测硬度吗?
  对一个有经验的刃磨者来说,通过磨刀时的手感及打磨时“去肉”量可大体感受硬度。但这样的感觉是主观的,并受锋线宽度、形状、磨石等影响。而钢材材质不同的影响更大。
通常440C打磨时钢材较“粘”,容易把硬度估计过低,含W的钢材较滑,硬度容易估高。较易磨的钢容易估低,打磨困难的钢容易估高。
  硬度与打磨性关系很密切,但并非完全对应。一般来说,硬度高的较难打磨,打磨时有打滑的感觉。但相同硬度不同材质的钢打磨时感觉是不一样的。也存在硬度高的钢比硬度低一些的其他种类钢容易打磨的现象。我们熟悉的10系列钢就较容易打磨,420也较易打磨。
  我也出现在磨自己热处理的110感觉硬度低于53,但通过刻划法判断为56~57的情况。
越硬的刀越能磨锋利吗?
  锋利包含两方面,首先,磨的时候能使很薄的钢保留下来,成为刀锋上最锋利的部分。其次,在切入的时候,这部分钢基本保留形状,以这些钢为前锋进入物体。
  
因此,一定的硬度是必须的。根据我的经验,能磨很薄的高(中)碳钢及不锈钢,HRC45可磨到很薄。
  
“用”的锋利方面,用来对付肉、水果、蔬菜、毛的刀,硬度到45就够了。而用来对付塑料、橡胶等较坚韧的物质,45的刀,因刀锋受力较大,所以很薄的刀锋最前延会变形,因此在切入瞬间就变的不锋利。因此应HRC50以上才能感觉到锋利。
热处理不当硬度过高的刀,打磨时在显微镜下看是一片片或一块块去掉的,根本不会留下很薄的钢材,因此根本无法打磨到锋利。
补充:
fhz兄:钛不与碳形成合金,因此热处理没有用。
钛添加少量的铂、铑后可增加硬度,大幅度增加抗腐蚀性,连王水都不怕(哈哈,用钛的刀匠好象不知道呀,否则又拿出来炒作了)
  
钛虽然没有磁性,但一样会被金属探测器检查出来,所谓“隐形刀”纯属吹牛。
个人认为,用钛做刀,就是一个提高卖价的炒做罢了。
断崖:
钛硬度大约在维氏硬度210HV~240HVn左右。钛合金TC4(6Al4VTi)硬度34HRC,渗氮处理后硬度可达50HRC左右。
关于三种硬度标准:
      金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
    A、布氏硬度(HB)
      用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。
      其计算公式为:
      式中:F--压入金属试样表面的试验力,N;
      D--试验用钢球直径,mm;
      d--压痕平均直径,mm。
      测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。
      举例:120HBS10/1000130:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。
    B、洛氏硬度(HK)
      洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样,都是压痕试验方法。不同的是,它是测量压痕的深度。即,在初邕试验力(Fo)及总试验力(F)的先后作用下,将压头(金钢厂圆锥体或钢球)压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,用测量的残余压痕深度增量(e)计算硬度值。其值是个无名数,以符号HR表示,所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C,即HRA、HRB、HRC。
      硬度值用下式计算:
      当用A和C标尺试验时,HR=100-e
      当用B标尺试验时,HR=130-e
      式中e--残余压痕深度增量,其什系以规定单位0.002mm表示,即当压头轴向位移一个单位(0.002mm)时,即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大,金属的硬度愈低,反之则硬度愈高。
      上述三个标尺适用范围如下:
      HRA(金刚石圆锥压头)20-88
      HRC(金刚石圆锥压头)20-70
      HRB(直径1.588mm钢球压头)20-100
      洛氏硬度试验是目前应用很广的方法,其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料,它弥补了布氏法的不是,较布氏法简便,可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是,由于其压痕小,故硬度值不如布氏法准确。
    C、维氏硬度(HV)
      维氏硬度试验也是一种压痕试验方法,是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力(F)压入试验表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度。
      维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商,其计算公式为:
      式中:HV--维氏硬度符号,N/mm2(MPa);
      F--试验力,N;
      d--压痕两对角线的算术平均值,mm。
      维氏硬度采用的试验力F为5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六级,可测硬度值范围为5~1000HV。
      表示方法举例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)试验力保持20S(秒)测定的维氏硬度值为640N/mm2(MPa)。
      维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点,而克服了它们的基本缺点,但不如洛氏法简便。

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