铸造技术：灰铸铁的硬度与抗拉强度怎样调整？

强度是在外力作用下,材料抵抗塑性变形和破断的能力.硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力.通常强度越高,硬度也越高.

实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。

一般来说，对于灰铸铁在其它条件相同时，冷却速度愈慢或讲冷却时间愈长，铸件凝固中越容易出现粗大石墨，在共析转变时则有转变铁素体的倾向。铸件的硬度就越低。相反，由于冷却速度相应加大，也可以说冷却时间越短，铸件可以形成较细小的石墨片，此时在共析转变时大多呈珠光体基体，铸件的硬度就越高。严格的讲不能用时间的长短来分析与硬度的关系，因为铸件的几何形状复杂，壁厚差别也较大，很难简单地进行分析比较。因根据传热学原理，在铸造工艺设计中提出了“铸件模数M”的概念，M＝（V－铸件体积，S－铸件表面积）。M值表示单位面积占有的体积量，M值愈大，冷却速度愈小；反之冷却速度愈大。同时还要考虑浇注温度、铸型的导热能力等因素的综合影响来分析与硬度的关系

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。

金属材料的硬度是指金属表面抵抗其他更硬物体压人的能力，表示材料的坚硬程度。硬度值的大小在一定程度上可以反映材料的耐磨性，是零件或工具的一项重要的机械性能指标。

●常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。

●HB应用范围较广，供货状态常用，Cu、Al也可用。HRC适用于表征高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。

●在一定条件下，HB与HRC可以互换。其换算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。

●HV-适用于显微分析，Cu、Al也可用。

●HL-手提式硬度计，测量方便，但对样品厚度有要求。

布式硬度是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。

洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。

1.HRC含意是洛式硬度C标尺，

HB含意是布式硬度。

2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛

3.HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－650

若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。

若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。

布式硬度上限值HB650,不能高于此值。

4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。

布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。

5.洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。

布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。

6.洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。）

布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。

7.洛式硬度直接在表盘上显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。

布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。

8.在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB

硬度一般是用在表面，淬火后马氏体组织硬度高，抗拉强度大，但是却不能作为受载零件的内部组织，因为虽然抗拉强度高了，但是不适应交变载荷，所有要高温回火，就是淬火加高温回火就是常说的调质处理，这样抗拉和耐疲劳强度都协调了了，综合性能提高了

硬度是材料局部抵抗塑性变形的能力,强度是材料抵抗变形和断裂的能力

1.灰铸铁的硬度和抗拉强度之间，存在一定的对应关系，其经验关系式为：

当σb≥时，HB=RH(100+O.438σb)……(B1)

当σb＜时，HB=RH(44+0.724σb)……(B2)

式中相对硬度(RH)值主要由原材料、熔化工艺、热处理工艺以及铸件的冷却速度所确定。

2.灰铸铁的相对硬度值(RH)的变化范围为O.80～1.20之间。

3.测定RH值，可用单铸试棒(或铸件上)测定抗拉强度和硬度，由公式(B1)、(B2)计算灰铸铁的RH值。

4.根据在铸件上实测得到的HB硬度值，可由公式(B1)、(B2)计算出该抗拉强度值。