硬度与其他力学性能的关系

2015年11月25日

硬度与其他力学性能的关系

由于硬度与抗拉强度有一定的换算关系,而其他一些力学性能又与抗拉强度有关,因此硬度与其他力学性能也有一定的关系。

实践证明,由于布氏硬度(HB)与抗拉强度(σb)的关系为σb≈1/3HB,而弯曲疲劳极限(σ-1)与抗拉强度(σb)之间的关系为σ-3≈1/2σb,因而σ-1与HB之间存在下列近似关系:

σ-1≈1/6HB

此外,对中低强度钢,人们还获得如下的经验关系式:

碳钢

σ-1=12 HRC+122

高强度合金钢

σ-1=8.7(1+1.35ψ)HRC(ψ为面缩率)

即疲劳极限与静强度间有大致的直线规律。

在一些资料中还给出了某些材料更具体的弯曲疲劳限与抗拉强度的近似关系式,例如对碳钢有σ-1=0.35σb+12.2;对灰铸铁有σ-1=0.25σb+2;对铝有σ-1=(0.25~0.4)σb;对单相黄铜有σ-1=(0.3~0.4)σb关系等。将这些关系或“黑色金属硬度与抗拉强度的关系”和“有色金属硬度与抗拉强度的关系”给出的HB与σb的换算数据结合起来,就不难得出σ-1与HB的换算数据,即由布氏硬度(HB)推知弯曲疲劳极限(σ-1)。

由弯曲的疲劳劳极限(σ-1)还可以导出其他应力下疲劳极限与硬度的关系,其换算有下更公式:

抗压疲劳    σ-1P =0.85σ-1(钢)

            σ-1P =0.65σ-1(铸钢)

扭转疲劳    τ-1 =0.8σ-1(铸铁)

还有资料证明,对于一般碳钢,当硬度为HRC 40~45时具有最佳的疲劳强度,但以完全淬火和回火为前提,这也恰是上述σ-1与HRC关系式应用的上限值。硬度再升高,疲劳极限反而下降。

此外,硬度与耐磨性或抗磨性、可切削性等也有一定的关系。一般情况下,若其他条件相同,硬度值越高,耐磨性(或抗磨性)越好,如量具、刃具和磨球等就是如此。硬度高低可表现可削性的好坏。如许多材料(特别是钢铁材料),当其硬度值处于179~230 HB范围时,其可切削性能最佳,过高或过低都会使其可切削性变差。


来源:莱州凯达仪器有限公司 官网

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