硬度试验及硬度与其他性能换算的局限性(2)

硬度试验及硬度与其他性能换算的局限性(2)

3. 硬度对某些条件下的力学性能缺乏代表性

正是由于仅硬度不能全面反映材料的其他力学性能,特别是不能反映整体力学性能,因此在不少工作条件一,仅用硬度远不足以表征材料性能的好坏。例如,虽然硬度与疲劳极限之间有一定的近似关系,但经不能完全反映应力疲劳或应变疲劳性能,因为疲劳性能不仅与制件的综合力学性能有关(这是最主要的),而且也与制件由表面处理(如是否经过喷丸处理)引起的表面应力有关。

硬度也不能说明制件在高、低温下的性能及腐蚀环境下的性能。当然,用高、低温硬度值可以定性地比较材料的高、低温力学性能,但硬度无法说明蠕变和持久强度,因为硬度只是在很短时间内测定的力学性能指标。至于材料在腐蚀环境下的力学性能,它不仅与应力有关,更与材料的抗蚀性能的密切关系,仅用硬度就更不能说明材料性能的优劣了。

仅硬度也不能全面反映材料的耐磨性。如前所述,量具、刃具和磨球等耐磨零件,一般是硬度越高,耐磨性越好。但这仅仅是一般的、粗略的情况。因为耐磨性是一种比较复杂的力学性能,除了与硬度有关外,还与材料的组织有关。例如钢制磨性是一种比较复杂的力学性能,除了与硬度有关外,还与材料的组织有关。例如钢制磨球,在硬度(包括表面硬度、体积硬度)相同的条件下,若组织中有些较相奥氏体,由于在使用时奥氏体可能发生“变形诱发相变”或加工硬化,其耐磨性能会变好。有些钢(例如高锰钢),即使硬度不高(“水韧处理”后的Mn 13,硬度仅为HB 200左右),但由于使用时发生某种相变硬化过程,其表面硬度会迅速提高至HB 450~600,其耐磨性(主要是受到强烈冲击或较大压力时的抗磨性)相当优秀。

4. 仅用硬度难以全面衡量材料经热处理后的品质,因而难以判断热处理工艺的是否得当。

例如淬火为过热的亚共析钢制件,其硬度与正常淬火的制件相同,但前者的冲击韧度比后者低得多。这是由于淬火钢的硬度主要取决于马氏体的碳含量,而冲击韧度与马氏体组织的粗细有密切关系。过热钢的巴氏体粗大,故其冲击韧度大大降低。又如明显淬火过烧的硬铝,其硬度与不过烧的同种合金相同,但前者的强度(特别是疲劳强度)及伸长率、冲击韧度等均明显低于后者,这是过烧硬铝发生了晶界熔化氧化的缘故。

由于硬度试验存在上述局限性,因此在材料及其制件的生产和研究工作中,除了进行硬度试验外,还必须根据具体情况进行其他性能的测试。当然,这并不影响硬度试验的广泛应用。

 



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