了解材料的硬度

材料承受局部永久变形（例如压痕）的能力以其硬度为特征。切割、磨损、穿透和划伤都会导致材料变形，因此硬度也可以用来定义材料的抗变形能力。

物质对局部永久变形的抵抗力是通过其硬度来衡量的。塑性变形是永久变形的另一个术语。弹性变形发生在材料仅在施加力时发生形状变化，而塑性变形发生在物质没有恢复到其原始形状时。

本文将讨论以下问题：

• 材料的硬度是多少？
• 硬度的种类有哪些？

让我们潜入水中！

什么是材料的硬度？

硬度是一种用于确定材料抵抗由机械压痕或磨损引起的局部塑性变形的方法。硬度因材料而异；例如，钛和铍等硬金属比钠和金属锡等软金属以及木材和普通聚合物要硬。

强分子间连接描述了宏观硬度，但固体材料在受力作用下的行为是复杂的，因此划痕硬度、压痕硬度和回弹硬度都是不同的硬度指标。延展性、弹性刚度、塑性、应变、强度、韧性、粘弹性和粘度都是影响硬度的因素。陶瓷、混凝土、某些金属和超硬材料都是硬物质的例子，可以与软物质进行比较。

有些材料具有很高的天然硬度。例如，钨是一种非常坚硬的金属，用作工具钢中的合金元素。这确保了这组钢即使在高温切割时也能承受磨损。钨经常包含在硬质合金中，硬质合金通常用于铣刀中。这些可互换的刀具钻头显着延长了刀具的使用寿命。

另一方面，其他材料（例如金属）柔软到无法在各种应用中使用的程度。因为纯金非常精致，所以刮擦或弯曲它都不需要费力。为了提高硬度，必须添加其他金属，如银、铜和铝。

对于某些材料，热处理可用于提高表面硬度，同时保留金属的其他特性。这是机器轴的常见操作，以确保更长的使用寿命。在开发产品设计概念时，工程师还必须考虑硬度比。例如，在轴承和轴配合中，轴承必须更软，因为它更容易更换。频繁的运动，一个零件必须磨损，工程师说了算。

硬度的种类有哪些？

材料抵抗变形的能力是通过测量表面抗压痕的标准测试来测试的。压痕的形状或种类、大小和施加的载荷量是最常见的硬度测试。

划痕、压痕和回弹是硬度测试的三种基本类型。这些测量类别中的每一个都存在单独的测量尺度。转换表用于将一种比例转换为另一种比例，以实现实际目的。以下是各种硬度类型：

• 划痕硬度
• 压痕硬度
• 回弹硬度

划痕硬度

划痕类型的硬度是指样品对锋利物品摩擦导致的断裂或持续塑性变形的抵抗力。根据这个原理，由较硬物质制成的物体会刮到由较软物质制成的物体。

划痕硬度是指在测试涂层时将薄膜切入基材所需的力。矿物学中使用的莫氏量表是最普遍的测试。硬度计是一种可以用来完成这种测量的工具。

袖珍硬度计是另一种用于进行类似测试的工具。在这个小工具中，带有刻度标记的刻度臂与四轮马车相连。带有锋利边缘的划痕仪器以预定义的角度连接到测试表面。要使用它，请将已知质量重量放在刻度臂上的一个刻度标记处，然后将工具拉过测试表面。无需使用昂贵的机械，就可以使用重量和标记施加已知的压力。

压痕硬度

通过压痕硬度测量样品对来自尖锐物品的稳定压缩载荷引起的材料变形的抵抗力。压痕硬度测试最常用于工程和冶金。测试基于确定由特殊尺寸和加载的压头创建的压痕的临界尺寸的原理。洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度和布氏硬度是一些最常见的压痕硬度标尺。

回弹硬度

金刚石锤头从固定高度落入材料的“弹跳”高度通过回弹硬度测量，也称为动态硬度。弹性与这种硬度有关。立体镜是用来进行这种测量的仪器。

Leeb回弹硬度测试和Bennett硬度标度是量化回弹硬度的两个标尺。

通过测量振动棒的频率，超声波接触阻抗 (UCI) 方法可以评估硬度。一根带有振动元件的金属轴和一端连接着金字塔形钻石的金属轴构成了杆。

总结

在设计工程项目时，材料硬度是一个非常重要的考虑因素。这决定了项目的可靠性和功能性。换言之，材料硬度是工程设计中的关键因素。这就是这篇关于材料硬度的简短文章的全部内容。

我希望您从阅读中学到很多东西，如果是这样，请与他人分享。感谢阅读，再见！