范小康

【摘要】金屬材料的硬度受到多種因素的影響，包括機械加工、表面粗糙度等。因為機械熱作用，機械在加工過程中硬度最低的部分在切口處。當切口處的距離越遠，將逐漸增大HB值。當與切口處的距離大到一定距離，便不再受到影響，HB值也會漸漸穩(wěn)定。這些數(shù)據(jù)具有重要的研究意義，想要研究規(guī)律就必須自己付諸行動不斷進行實踐。

【關鍵詞】機械加工;表面粗糙度;金屬材料

試驗的條件、試樣的設備都會影響到金屬材料的布氏硬度值的變化，因為金屬材料的布氏硬度值并不是一個固定的數(shù)值。金屬材料的硬度會受到多種因素影響，包括不同的機械加工方法及不同的表面粗糙度等。在機械加工過程中會出現(xiàn)機械變形及機械熱作用，因此金屬材料在加工過后會造成層次不一的硬化層，硬化層也會隨著機械加工設備、方法及表面粗糙度的變化而變化。

1 實驗材料

40Cr鋼、鉛黃銅、45鋼、20鋼、35鋼、Q235鋼、RU T300、HT15-33、合金鑄鐵、HT20-40、QT45-10、QT60-2（B）、QT60-2（A）、QT50-5。所有材料的樣本數(shù)量都是10且高度大于20mm，其中，No.1至6為一截棒材（供貨態(tài)）;No.7至12為試塊或是試樣（不同的爐次）;No.13及14是指汽車零件本體。

2 實驗方法

2.1采用HB300型硬度計、750kg載荷、鋼球（直徑5mm）、單筒讀數(shù)顯微鏡（有螺旋測微尺）以及10s的保持時間。

用不同的機械加工方法，本次使用車、鋸、銑、磨這四種，在距離切口不同的位置測試HB值，相同位置的硬度分為兩種狀態(tài)——Ra1.6和0.2。還可以比較冷卻與否的情況，使用冷卻液冷卻一端，和不冷卻的另一端作比較。

2.2采取和（1）相似的方法，測試兩種不同的鑄鐵材料的HB值，分別測試距離切口處0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm的位置，及0.2，0.4，0.8，1.6四種Ra值。每個位置的點間距30的12個硬度點在不同時間打在同一個但是粗糙度不同的圓形磨面上。

3 試驗結果

3.1將試驗得出的數(shù)據(jù)進行整理分析，可以看出不論是機械加工方法的不同還是金屬材料的不同，或是表面粗糙度如何、冷卻與否，HB值都隨著切口的靠近而降低，同樣，也會隨著切口的原理而加大，HB值最穩(wěn)定的時候是距離切口1.5至3mm之后。退火效應區(qū)域的寬度并不等同于硬度增加的速度，但是二者都有一些可以察覺到的變化規(guī)律。

3.2將不同粗糙度的材料進行比較，根據(jù)試驗結果，可以得出材料的粗糙度高，HB值也會高;粗糙度低的材料，HB值也會低。金屬材料的布氏硬度值是一個受到內部狀態(tài)和外界條件綜合影響的物理量。不同的試驗條件下，獲取到的布氏硬度值也會有不同。在生活中包括工程中和技術上等地方都會使用到HB值，這些HB值都是在不同的條件下取得的，彼此之間也會存在誤差，甚至可能誤差較大，因此，這類研究能夠獲取相對而言較為統(tǒng)一的數(shù)值，這是很有必要的。

3.3在相同的條件下，HB值的差距大致在10到40HB之間;在不同的試驗條件下，HB值的差距最大可以達到60。對HB值差距影響力由小到大的機械加工方式是磨、銑、鋸、車。

3.4不同金屬材料的原始硬度越高，HB值的差距范圍就會越大。原始硬度數(shù)值越高的金屬材料，在機械加工過程中便需要耗費更多的能量來進行加工，在切口處產生的熱量也會越多，退火效應會更加強烈，硬度會隨之而下降。原始硬度數(shù)值越低的金屬材料則相反。不同材料的原始硬度會對HB值產生較大的影響，各種材料原始硬度的不同，導致HB值的差距范圍較寬。

3.5機械加工的過程中，有冷卻條件的金屬材料的硬度會比會比沒有冷卻條件的硬度低，沒有冷卻的材料的硬度曲線都在有冷卻條件的材料之上。

4 總結

試驗材料不可避免存在著機械熱作用，無論是金屬材料或機械加工方法的不同，還是粗糙度的差距或者冷卻與否，這些條件不同的材料樣品會在加工之后從切口向內部逐漸變小的機械熱效應區(qū)域。在這個區(qū)域內，硬度最低的位置是在切口處，從切口處慢慢升高。一旦離開這個區(qū)域，該材料的硬度就會逐漸變得穩(wěn)定不易變動，相對而言，受外界條件影響不大。

金屬材料的布氏硬度并不是一個常數(shù)，它不是一個固定的數(shù)值，而是會隨著自身狀態(tài)和外界條件不斷變化。“硬度”并不固定，也沒有一種說法能夠證明硬度同某種物理性質有確定的聯(lián)系，人們對于硬度的了解大多不夠深入，它受到宏觀和微觀的雙重影響，微觀細小如原子間的結合力、晶格常數(shù)、金屬晶格點陣類型，宏觀如金屬材料的變形度和外界的冷熱加工條件等。布氏硬度值隨著試驗條件的不同而不同，要想測試準確的布氏硬度值，必須先掌握了解各種試驗條件對于它的影響。這注定了硬度研究的路途還有很遠要走，必須做好大量的工作和前期準備才有可能獲得最后的結果，金屬材料的各種理論研究都對現(xiàn)實生活具有重大意義，有效的規(guī)律便于指導實踐應用。

當自身狀態(tài)和外界條件差異過大時，布氏硬度值也會有很大的差別。國家有關于樣品測試面的標準規(guī)定，其測試面的粗糙度需要在Ra0.8及以上，不可以低于Ra0.8這一數(shù)值。HB值會明顯會受到外界因素的影響，包括材料的原始硬度、機械加工的條件和方法，只有進行統(tǒng)一的實驗，才能對比不同的條件和獲取的數(shù)值，真正了解到相對統(tǒng)一的金屬材料的布氏硬度的數(shù)據(jù)。

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