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维氏硬度数计算器
这个维氏硬度数计算器使用压痕的大小来返回材料的硬度。有不同的标度来测量硬度,包括布氏硬度、洛氏硬度、迈耶硬度和维氏硬度测试。
维氏硬度标度以1921年开发它的公司命名,是本文的重点。这个测试是布氏硬度的替代方案,相对更容易使用,因为它不依赖于锥体直径或压头的大小。本文还简要介绍了如何进行维氏硬度测试。
继续阅读以了解在完成压痕实验后如何计算维氏硬度数。
维氏硬度测试
硬度测试测量材料对塑性变形的阻力。要进行这些测试(无论是布氏、洛氏还是维氏),用特定的力F将压头压在试样表面上,持续时间为10-15秒。在此期间,材料发生塑性变形,您将在卸载材料试样后测量这种变形。
压痕可能有不同的形状,这取决于测试的类型。对于维氏硬度测试,您将使用角度为136°的金刚石压头,它会留下方形金字塔形状的压痕。
测量压痕的对角线并取平均值。一旦您知道了平均对角线,就可以使用维氏硬度计算数公式来找到其值。
您可以在国际标准文件BS EN ISO 6507-1:金属材料——维氏硬度测试中找到测试条件、指导原则和计算维氏硬度数的公式。
维氏硬度数公式
维氏硬度数HV是法向力(以kgf为单位)F、平均对角线(以mm为单位)d和压痕表面积的函数。数学上,以kgf/mm²为单位的维氏硬度数由以下公式给出:
其中:
- g – 重力加速度,g = 9.80665 m/s²
- α – 压头角度,通常取α = 136°
为了将维氏硬度数转换为MPa,您必须将HV值乘以重力加速度g。因此,以GPa为单位的硬度H为:
上述参数H也被称为表面积硬度。
使用维氏硬度数计算器
让我们计算一个材料试样的维氏硬度数,该试样在50 N载荷下有一个平均对角线为0.5 mm的压痕。
计算维氏硬度数的步骤:
1. 输入载荷值,F = 50 N
2. 填入平均对角线值,d = 0.5 mm
3. 使用维氏硬度计算公式进行计算
4. 计算器还返回表面积硬度和抗拉强度,分别为370.9 MPa和126.06 MPa
维氏硬度数的命名法写作xxxHVyy或xxxHVyy/zz,其中xxx是硬度数,yy是载荷值(以kgf为单位),zz是加载时间。
抗拉强度
您还可以通过将硬度数除以常数c来估算抗拉强度。因此:
常数c取决于几个因素;然而,作为经验法则,对于金属晶体材料,c取值为3。
这种关系使得维氏硬度测试不仅能够评估材料的硬度,还能为材料的机械性能提供重要的参考信息,在工程设计和材料选择中具有重要的实用价值。
其他硬度测试方法
除了维氏硬度测试外,还有其他几种重要的硬度测试方法,每种都有其特定的应用场景和优势:
布氏硬度测试:使用硬化钢球或碳化钨球作为压头,适用于较软的金属材料。
洛氏硬度测试:使用金刚石锥或钢球压头,测试快速简便,广泛应用于工业生产。
迈耶硬度测试:基于布氏硬度的改进方法,考虑了压痕深度的影响。
维氏硬度测试的主要优势在于它不依赖于压头的大小,使得测试结果更加一致和可比较。这使得维氏硬度成为科研和精密工程应用中的首选方法。
ISO 6507标准为维氏硬度测试提供了详细的测试条件、指导原则和计算公式,确保了测试结果的国际一致性和可重复性。
常见问题
如何计算维氏硬度数?
计算维氏硬度数的步骤:1. 将压头角度除以2;2. 将力乘以结果的正弦值;3. 将乘积除以重力加速度;4. 将商除以平均对角线的平方;5. 将结果乘以2得到维氏硬度数。
维氏硬度计算公式是什么?
维氏硬度公式为:HV = 2 × F × sin(α/2) / (g × d²),其中F是加载力,α是压头角度,d是平均对角线长度,g是重力加速度。
铁的维氏硬度数是多少?
铁的维氏硬度数为30-80HV5。这意味着如果在5 kgf载荷下进行测试,维氏硬度数将为30到80 kgf/mm²。这个值只是估算,实际值取决于铁试样的成分。
碳钢的HV值是多少?
碳钢的维氏硬度数为55-120HV5。如果在5 kgf载荷下进行测试,维氏硬度数将在55到120 kgf/mm²范围内。作为估算值,该值可能因碳钢的成分而有所不同。
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
---|---|---|---|---|
surfaceHardnessUnit | string | MPa | 否 | 表面积硬度的单位 |
meanDiagonalUnit | string | mm | 否 | 压痕平均对角线长度的单位 |
meanDiagonal | number | 0.5 | 否 | 维氏硬度测试后形成的方形锥体压痕的平均对角线长度 |
vickersHardnessUnit | string | kgf/mm² | 否 | 维氏硬度数的单位 |
force | number | 50 | 否 | 施加在材料表面的载荷力大小 |
forceUnit | string | N | 否 | 载荷力的单位 |
tensileStrengthUnit | string | MPa | 否 | 抗拉强度估算值的单位 |
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
---|---|---|---|
surfaceHardnessUnit | string | 表面积硬度的单位 | |
tensileStrength | number | 根据维氏硬度数估算的抗拉强度值 | |
surfaceHardness | number | 计算得出的表面积硬度值 | |
vickersHardnessUnit | string | 维氏硬度数的单位 | |
vickersHardness | number | 计算得出的维氏硬度数值 | |
tensileStrengthUnit | string | 抗拉强度估算值的单位 |
错误码 | 错误信息 | 描述 |
---|---|---|
FP00000 | 成功 | |
FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例