在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展訊速的今天,對金屬材料在高溫環(huán)境下的使用性能,也不斷提出了更高的要求,尤其是航空、航天時代的開啟,以及火箭技術(shù)的飛速發(fā)展,使材料高溫性能檢測已被列為了基本檢測之一。目前高溫硬度檢測通常采用3種方式:壓印法、一端平壓法、相互壓入法。
1、壓印法:壓印法就是需要硬度計的壓頭與被測工件接觸。
其工作原理與常規(guī)的陜西硬度計基本相似。即采用高溫硬度計,對材料進(jìn)行打壓,通過壓痕來測定材料在高溫下的硬度性能,通常出現(xiàn)的問題如下:
a、溫度的變化可控性:陜西硬度計設(shè)計溫度要求與打壓時的實際溫度誤差;打壓負(fù)荷過程中的溫度變化情況,在采用高溫加熱爐配硬度計的情況下一般都會出現(xiàn)。
b、被測材料在加熱過程中的防氧化:--- 對此方面目前國外一些成熟企業(yè)通常采用對加熱裝置充保護(hù)氣體或者采用真空裝置。
c、材料在高溫情況下的蠕變、回復(fù)等問題:--- 對此方面必須掌握被測材料的熔點等基本數(shù)據(jù)才能進(jìn)行測量,如材料熔點較低,加熱溫度相對較高,發(fā)生蠕變,壓頭打壓在材料表面,會隨著時間的推移緩慢的壓入到材料內(nèi)部,產(chǎn)生下滑現(xiàn)象,壓痕不斷產(chǎn)生變化,從而直接影響測量結(jié)果。
d、硬度計壓頭要求:普通洛氏、維氏硬度計壓頭一般采用金剛石材料,當(dāng)金剛石壓頭打壓在加熱后的高溫被測材料上時,壓頭自身溫度也會急變,很容易造成壓頭碎裂。在高于600度的非真空環(huán)境下又容易石墨化,所以必須選擇其他壓頭材料,當(dāng)溫度低于1300度時通常選用藍(lán)寶石(人造剛玉)材料。高溫布氏硬度計壓頭可采用硬質(zhì)合金,金屬陶瓷等。
e、高溫情況下壓痕的采集:--- 布氏、維氏硬度測量法,需要對壓痕進(jìn)行測量從而計算材料的硬度。有的因為操作不當(dāng),引起材料再結(jié)晶,至使壓痕本身不規(guī)范,影響測量,這方面可以進(jìn)行再測量進(jìn)行解決。但更多問題出現(xiàn)在由于各層次溫差等導(dǎo)致成像模糊,難以采集測量,一直是高溫尤其是超高溫硬度檢測的一個難點,也可以理解為在惡略情況下成像問題。
f、硬度計與加熱器的配備:--- 對于相對溫度較低的(400度以下),有的采用硬度計配備單獨的高溫爐。材料首先在高溫爐里加熱,加熱好后在放置與小的保溫裝置內(nèi),然后放到硬度計上進(jìn)行測量,對于此法,最重要的問題是溫度損失難以控制,很難達(dá)到理想的檢測目的。目前國際上比較認(rèn)可的是一體式設(shè)計的高溫硬度計,有些發(fā)達(dá)國家利用激光定位技術(shù),來進(jìn)行高溫硬度測量,但價格十分昂貴,少則幾百萬,多則上千萬。
2、相互壓入法:---相互壓入法是將兩個同樣材料,按完全相同的尺寸制樣,并緊密的平行放在一起,施加試驗力,測量平面壓印寬度,通過單位面積上所受的負(fù)荷來確定材料高溫硬度。
3、一端平壓法:---是將被測材料制成120度夾角的圓錐試樣,垂直放置于耐熱基體(需高硬度),在要求溫度下加力,卸力后測量試樣被擠壓出來的平面尺寸,來計算單位面積內(nèi)所承受的力,從而確定材料高溫硬度。
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