[发明专利]材料硬度统一对比研究方法及其使用的硬度计在审
申请号: | 201611152556.8 | 申请日: | 2016-12-14 |
公开(公告)号: | CN106610361A | 公开(公告)日: | 2017-05-03 |
发明(设计)人: | 王昌益;王耀慧 | 申请(专利权)人: | 王昌益 |
主分类号: | G01N3/48 | 分类号: | G01N3/48 |
代理公司: | 青岛发思特专利商标代理有限公司37212 | 代理人: | 耿霞 |
地址: | 265600 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 材料 硬度 统一 对比 研究 方法 及其 使用 硬度计 | ||
技术领域
本发明涉及一种材料硬度统一对比研究方法及其使用的硬度计,其属于工程力学基础理论与应用技术以及仪器仪表制造研究领域。
背景技术
2013年8月26日产生的专利号为ZL2013103851487的发明给出了测定岩石硬度的一种新的理论公式、方法与仪器。其公式为T=(Δt1/Δt)100%。式中,T表示被测试材料的硬度;Δt表示标准硬度矿物(最硬矿物)等厚度钻透时间;Δt1表示被测岩石的等厚度钻透时间。同时给出了确定参数Δt的一种方法:选定一种已知硬度的矿物,将其切磨成标准厚度切片,用测试硬度的电钻将其钻透,获得穿透时间Δt1,然后根据公式来获得Δt值。但是,该发明对硬度数据的统一性问题研究较少,对硬度数据的对比方法研究不足,并且不涉及其它具体的硬度测试方法,不适用于金属和其它非金属硬度的测试,实用转化意义不大。
其他现有传统硬度测试方法大部分存在理论缺陷,公式不正确,导致测试结果不正确、适用范围狭窄,产生了统一对比性问题。例如,洛氏硬度计的基本公式是T=N-h/S,到目前为止,由该公式产生了3个派生的定式:
当测得某个试件的压入深度为h=0.2时,根据公式T=100-h/0.002来计算,结果是T=100-0.2/0.002=0,如果根据公式T=130-h/0.002来计算,则T=130-0.2/0.002=30;如果根据公式T=100-h/0.001来计算,得出来的结果是T=100-0.2/0.001=-100;而实际上这个被测试材料的硬度应该是T=20。因此,三个定式都不正确。当变形量大于0.2时,用公式T=100-h/0.002来计算,得出来的洛氏硬度值是负数。可见,洛氏硬度在理论上就明显错误。洛氏硬度实际上在理论上对硬度数值进行了如下标定:硬度为T=20的材料,其洛氏硬度为TRA=0,其误区很大。目前人们都认为:洛氏硬度的适用范围是20~70。其实这是错误认识。公式不正确,测试结果数据错误,何谈统一性、可对比性、适用性、精确性?
当前的硬度公式中的参数,大多数都被确定为定参数,并且,这种定参数在任何条件下也都不是正确的。总之,当前硬度理论与测试方法以及测试结果都存在统一性、可对比性不足的缺陷。
现有硬度计已经经历了很长时间的实物生产与使用实践,就具体选用的测试办法而言,已经具备了科学性。也就是说,现有硬度计借助于作用、使试件变形的方法来测试硬度的办法是没有错的。但是,现有硬度测试方法与硬度计存在重要不足:对硬度概念的认识缺乏科学性;使用的硬度计算公式存在错误或存在不足问题;有的硬度计采集的、用于硬度计算的数据存在不科学性,如用对角线、变形面积计算硬度,都不能获得正确的硬度数据;在硬度测试中使用模块、大致确定材料硬度的思想方法和实测方法不正确。
基于当前硬度理论在硬度数据统一性方面研究的不足和硬度对比方法研究较少的不足以及具体硬度测试中硬度数据确定的模糊性方法的不足,本发明提出并解决了材料硬度数据统一性和对比性研究方法问题,为硬度测试理论与应用方法的完善进一步奠定了基础。
发明内容
本发明针对目前硬度理论与测试方法以及测试结果存在统一性认识不足和可对比性差的缺陷,提供一种材料硬度统一对比研究方法及其使用的硬度计。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种材料硬度统一对比研究方法,根据作用学理论可知,材料在不同测试应力作用条件下的硬度数值不同,但是,材料的极限承载应力是一种不因测试应力σ大小变化而改变的固定值,即σmax=Tσ;由此可知,在不同测试应力下同一个材料的硬度之间的相互换算关系式为:
σmax=T1σ1=Tσ,即
式中,σ表示第一种测试应力,即标准测试应力;T表示在测试应力σ下获得的硬度数据,即作用学硬度;σ1表示第二种测试应力;T1表示在测试应力σ1下获得的硬度数据。
洛氏硬度与作用学硬度可通过一个调整系数来建立统一关系,即洛氏硬度与作用学硬度之间的关系式为
式中,T表示作用学硬度;HR表示洛氏硬度;h表示塑性变形压痕深度;分母中的0.002(毫米)是每洛氏硬度单位对应的压痕深度;b表示新发明的作用学硬度与洛氏硬度之间的互换系数。
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