利用MTS880试验机进行硬度试验浅析

硬度法是材料机械性能试验中最简单迅速的方法,布氏硬度是静力压入法硬度之一,试验时用一定直径的硬质合金球压头,以相应的试验力压入试样表面,经规定保持时间后,卸除试验力,把压痕表面积上的平均应力定义为布氏硬度值。它是1900年瑞典工程师布利奈尔在向工艺师协会所做报告中第一次提出,此法测量精度高,结果重复性好,且不用破坏试件,应用十分广泛。经过一个世纪,其试验方法不断完善,设备不断改进,但目前一台硬度计仍不能兼顾GB/T231中所要求全部硬度符号试验;本文利用MTS880试验机依据布氏硬度试验原理编制组合波形(典型波形见图1),模拟材料实际使用、受力和环境状况,进行系列布氏硬度试验,取得满意结果,实践证明运用该类试验机进行硬度试验具有诸多优点。

1　试验内容

1·1　布氏硬度符号试验

MTS880试验机试验力误差通常在±0·5%范围内,且保载效果好,可根据试验需求编制程序,通过更换压头,调整载荷及加载保载时间进行GB/T231中所要求全部硬度符号试验,实现加荷-保载-卸载自动化,试验同时可绘制载荷-压痕深度曲线,不同材料、不同硬度其曲线特征不同。对5块二等标准布氏硬度块进行试验,试验程序为:加预负荷-加试验力(10秒)-保持试验力(10秒)-卸除试验力,试验结果见表1。

从上表可知利用MTS880试验机进行布氏硬度试验,其示值误差和示值重复性均满足GB/T231·2—2002中硬度计的间接检验要求,试验结果精度高,优于一般硬度计。其中标准块211HBW5/750试验载荷-压痕深度曲线见图2。

1·2　零部件试验

硬度和其他机械性能一样,也决定于金属材料的成分、结构与组织,可根据材料硬度值推测其抗拉强度、抗磨性和耐疲劳性等参数。在航天航空领域及对于大设备零部件,往往要求对运行中的零件的有关性能指标在不破坏情况下进行周期性监测,若用便携式及锤击式布氏硬度计或里氏硬度计测试,存在误差大,或需要换算、不直观等缺点,在这种情况下,利用MTS880试验机,尤其对于大构件、零部件成品及半成品,可在不破坏产品条件下进行布氏硬度试验,打破一般硬度机试验空间较小限制,获得材料有关性能信息。我们先后利用MTS880试验机成功进行几批大构件布氏硬度试验,解决了许多实际问题。

1·3　高低温环境布氏硬度试验

要了解材料在高低温状态下的机械性能,进行高低温布氏硬度试验是比较简便的方法;目前布氏硬度试验绝大多数在室温环境下进行,在高低温环境下进行的很少,主要原因是一般硬度计结构不满足要求且很难提供高低温环境,而利用MTS880试验机则不然,它可根据需要加工夹具联接不同材质压头及工作台,方便提供高低温环境,在保护性气氛中,模拟材料实际状态进行布氏硬度试验,满足不同层次客户需求。