硬度試驗(yàn)及硬度與其他性能換算的局限性(2)
3. 硬度對(duì)某些條件下的力學(xué)性能缺乏代表性
正是由于僅硬度不能全面反映材料的其他力學(xué)性能,特別是不能反映整體力學(xué)性能,因此在不少工作條件一,僅用硬度遠(yuǎn)不足以表征材料性能的好壞。例如,雖然硬度與疲勞極限之間有一定的近似關(guān)系,但經(jīng)不能完全反映應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞性能,因?yàn)槠谛阅懿粌H與制件的綜合力學(xué)性能有關(guān)(這是最主要的),而且也與制件由表面處理(如是否經(jīng)過(guò)噴丸處理)引起的表面應(yīng)力有關(guān)。
硬度也不能說(shuō)明制件在高、低溫下的性能及腐蝕環(huán)境下的性能。當(dāng)然,用高、低溫硬度值可以定性地比較材料的高、低溫力學(xué)性能,但硬度無(wú)法說(shuō)明蠕變和持久強(qiáng)度,因?yàn)橛捕戎皇窃诤芏虝r(shí)間內(nèi)測(cè)定的力學(xué)性能指標(biāo)。至于材料在腐蝕環(huán)境下的力學(xué)性能,它不僅與應(yīng)力有關(guān),更與材料的抗蝕性能的密切關(guān)系,僅用硬度就更不能說(shuō)明材料性能的優(yōu)劣了。
僅硬度也不能全面反映材料的耐磨性。如前所述,量具、刃具和磨球等耐磨零件,一般是硬度越高,耐磨性越好。但這僅僅是一般的、粗略的情況。因?yàn)槟湍バ允且环N比較復(fù)雜的力學(xué)性能,除了與硬度有關(guān)外,還與材料的組織有關(guān)。例如鋼制磨性是一種比較復(fù)雜的力學(xué)性能,除了與硬度有關(guān)外,還與材料的組織有關(guān)。例如鋼制磨球,在硬度(包括表面硬度、體積硬度)相同的條件下,若組織中有些較相奧氏體,由于在使用時(shí)奧氏體可能發(fā)生“變形誘發(fā)相變”或加工硬化,其耐磨性能會(huì)變好。有些鋼(例如高錳鋼),即使硬度不高(“水韌處理”后的Mn 13,硬度僅為HB 200左右),但由于使用時(shí)發(fā)生某種相變硬化過(guò)程,其表面硬度會(huì)迅速提高至HB 450~600,其耐磨性(主要是受到強(qiáng)烈沖擊或較大壓力時(shí)的抗磨性)相當(dāng)優(yōu)秀。
4. 僅用硬度難以全面衡量材料經(jīng)熱處理后的品質(zhì),因而難以判斷熱處理工藝的是否得當(dāng)。
例如淬火為過(guò)熱的亞共析鋼制件,其硬度與正常淬火的制件相同,但前者的沖擊韌度比后者低得多。這是由于淬火鋼的硬度主要取決于馬氏體的碳含量,而沖擊韌度與馬氏體組織的粗細(xì)有密切關(guān)系。過(guò)熱鋼的巴氏體粗大,故其沖擊韌度大大降低。又如明顯淬火過(guò)燒的硬鋁,其硬度與不過(guò)燒的同種合金相同,但前者的強(qiáng)度(特別是疲勞強(qiáng)度)及伸長(zhǎng)率、沖擊韌度等均明顯低于后者,這是過(guò)燒硬鋁發(fā)生了晶界熔化氧化的緣故。
由于硬度試驗(yàn)存在上述局限性,因此在材料及其制件的生產(chǎn)和研究工作中,除了進(jìn)行硬度試驗(yàn)外,還必須根據(jù)具體情況進(jìn)行其他性能的測(cè)試。當(dāng)然,這并不影響硬度試驗(yàn)的廣泛應(yīng)用。