硬度試驗及硬度與其他性能換算的局限性(2)
3. 硬度對某些條件下的力學性能缺乏代表性
正是由于僅硬度不能全面反映材料的其他力學性能,特別是不能反映整體力學性能,因此在不少工作條件一,僅用硬度遠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系,但經不能完全反映應力疲勞或應變疲勞性能,因為疲勞性能不僅與制件的綜合力學性能有關(這是最主要的),而且也與制件由表面處理(如是否經過噴丸處理)引起的表面應力有關。
硬度也不能說明制件在高、低溫下的性能及腐蝕環(huán)境下的性能。當然,用高、低溫硬度值可以定性地比較材料的高、低溫力學性能,但硬度無法說明蠕變和持久強度,因為硬度只是在很短時間內測定的力學性能指標。至于材料在腐蝕環(huán)境下的力學性能,它不僅與應力有關,更與材料的抗蝕性能的密切關系,僅用硬度就更不能說明材料性能的優(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。因為耐磨性是一種比較復雜的力學性能,除了與硬度有關外,還與材料的組織有關。例如鋼制磨性是一種比較復雜的力學性能,除了與硬度有關外,還與材料的組織有關。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),但由于使用時發(fā)生某種相變硬化過程,其表面硬度會迅速提高至HB 450~600,其耐磨性(主要是受到強烈沖擊或較大壓力時的抗磨性)相當優(yōu)秀。
4. 僅用硬度難以全面衡量材料經熱處理后的品質,因而難以判斷熱處理工藝的是否得當。
例如淬火為過熱的亞共析鋼制件,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有密切關系。過熱鋼的巴氏體粗大,故其沖擊韌度大大降低。又如明顯淬火過燒的硬鋁,其硬度與不過燒的同種合金相同,但前者的強度(特別是疲勞強度)及伸長率、沖擊韌度等均明顯低于后者,這是過燒硬鋁發(fā)生了晶界熔化氧化的緣故。
由于硬度試驗存在上述局限性,因此在材料及其制件的生產和研究工作中,除了進行硬度試驗外,還必須根據具體情況進行其他性能的測試。當然,這并不影響硬度試驗的廣泛應用。