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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 關(guān)于材料剛性與硬度的關(guān)系 [打印本頁(yè)]

作者: 鰻魚雞湯飯 時(shí)間: 2014-2-24 10:55
標(biāo)題: 關(guān)于材料剛性與硬度的關(guān)系
這幾天遇到一個(gè)問(wèn)題，在用戶使用的一種材料的卡箍，共三個(gè)廠家的，材料經(jīng)過(guò)化驗(yàn)基本相同。
但是在高壓的作用下，一個(gè)廠家的卡箍發(fā)生了變形，另外兩個(gè)廠家的只有壓痕而無(wú)變形。
后做質(zhì)量分析，先覺(jué)得是硬度的問(wèn)題，用硬度計(jì)檢驗(yàn)硬度，發(fā)現(xiàn)居然發(fā)生變形了的卡箍的硬度是最硬的達(dá)到了HRC40。
另外兩個(gè)沒(méi)有發(fā)生變形的卡箍硬度HRC30左右。
請(qǐng)大家就此情況各抒己見，有啥說(shuō)啥，開拓一下思維。

作者: 茉莉素馨 時(shí)間: 2014-2-24 11:14
用能量的觀點(diǎn)亂猜一下~
首先應(yīng)該先區(qū)分，材料強(qiáng)度、材料硬度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度幾個(gè)概念
當(dāng)局部有應(yīng)力集中，一部分應(yīng)變能通過(guò)局部塑形變形釋放了
或者這一部分能量通過(guò)整體結(jié)構(gòu)的塑形變形釋放
表面硬度高，這部分能量只能通過(guò)基體塑形變形釋放，而非應(yīng)力集中部分釋放

本人愚見...

作者: Pascal 時(shí)間: 2014-2-24 11:46
零件剛度與硬度沒(méi)有關(guān)系。

作者: LXK445604 時(shí)間: 2014-2-24 12:46
強(qiáng)度為抵抗破壞的能力
剛度為抵抗變形的能力
不同的一個(gè)概念！

作者: 劍南春17385 時(shí)間: 2014-2-24 12:52
硬的脆，軟的韌，就醬紫。

作者: wf2725864 時(shí)間: 2014-2-24 12:56
硬度是材料的表面特征，強(qiáng)度和剛度是材料內(nèi)部特征

作者: 小樓一夜 時(shí)間: 2014-2-24 13:12
這跟應(yīng)用場(chǎng)合也有關(guān)系。

作者: 軒轅相濡 時(shí)間: 2014-2-24 19:01
硬度是材料的表面特征，強(qiáng)度和剛度是材料內(nèi)部特征強(qiáng)度為抵抗破壞的能力，剛度為抵抗變形的能力

作者: 鰻魚雞湯飯 時(shí)間: 2014-2-24 19:28
硬度的測(cè)量尤其是布氏硬度，它測(cè)量的機(jī)理就是材料的變形程度。
因此個(gè)人認(rèn)為硬度還是跟剛性有很大關(guān)系的

作者: 562079301 時(shí)間: 2014-2-24 20:04
比較疑惑，一般屈服強(qiáng)度高的，剛性就好，強(qiáng)度大的材料對(duì)應(yīng)的硬度就大。屈服和強(qiáng)度也是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的。
不知道大俠那邊為什么會(huì)出現(xiàn)變形的硬度反而高了，不會(huì)是表面（局部）和心部（主體）不一樣吧？

補(bǔ)充內(nèi)容 (2014-3-1 13:08):
xuh3888大俠，經(jīng)你指出，我明白了，之前對(duì)剛性概念理解錯(cuò)誤，其實(shí)鰻魚雞湯飯的變形不能歸到剛性考慮。而是應(yīng)該歸到強(qiáng)度考慮。對(duì)嗎？

作者: 鰻魚雞湯飯 時(shí)間: 2014-2-25 08:58

562079301 發(fā)表于 2014-2-24 20:04
比較疑惑，一般屈服強(qiáng)度高的，剛性就好，強(qiáng)度大的材料對(duì)應(yīng)的硬度就大。屈服和強(qiáng)度也是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的。
不知 ...

所以這個(gè)問(wèn)題被拿出來(lái)探討一下。。。
按照想當(dāng)然來(lái)說(shuō)，硬度越高，反映出來(lái)的材料強(qiáng)度越高，至少表面是這樣的。
可能材料會(huì)很脆，但是應(yīng)該抗變形的能力會(huì)很好，至少在實(shí)際使用中會(huì)發(fā)生斷裂，也不應(yīng)該發(fā)生彎曲。
這里跟發(fā)生彎曲的材料一起對(duì)比的是另外兩種材料，其中一種跟它是同樣的工況條件下，并未發(fā)生彎曲，而且硬度比他還要小，材料經(jīng)過(guò)化驗(yàn)為65Mn。
我覺(jué)得主要差別在于硬度的表現(xiàn)數(shù)值方面，會(huì)不會(huì)是熱處理工藝的不同，造成了抗彎模量的不同？

作者: 562079301 時(shí)間: 2014-2-25 09:52
這個(gè)可以對(duì)三個(gè)材料的金相做個(gè)對(duì)比

作者: 機(jī)械學(xué)藝 時(shí)間: 2014-2-25 10:30
有沒(méi)有注意到硬度高那個(gè)是局部受力導(dǎo)致變形，而硬度低那個(gè)由于塑性變形使其全面接觸受力，從而使整體不形變？

作者: 鰻魚雞湯飯 時(shí)間: 2014-2-25 13:21
工況和使用條件完全一樣。。。。

作者: 雨夜小新 時(shí)間: 2014-2-28 20:13
如果材料都相同的情況下，而一個(gè)的硬度高了，會(huì)不會(huì)是熱處理上的問(wèn)題

作者: xuh3888 時(shí)間: 2014-3-1 10:09
剛性與硬度這兩個(gè)概念怎么能扯在一塊，剛度是抗彈性變形的能力；硬度是抗局部塑形變形能力。這兩個(gè)性能是沒(méi)有關(guān)然的聯(lián)系。
剛性只與材料的原子本性和原子間的結(jié)合力（彈性模量）、結(jié)構(gòu)有關(guān)。
所以材料合金成分、熱處理方式都不能改善剛性，但能改善硬度。

作者: 阿強(qiáng)加油 時(shí)間: 2014-3-1 11:23
上個(gè)禮拜剛學(xué)的材料力學(xué)，書上是這么說(shuō)的：
強(qiáng)度：強(qiáng)度表示構(gòu)件抵抗破壞的能力。
剛度：剛度表示構(gòu)件抵抗變形的能力。
所以樓主所說(shuō)的應(yīng)該是剛度問(wèn)題，而不是硬度

作者: 阿強(qiáng)加油 時(shí)間: 2014-3-1 11:53

鰻魚雞湯飯發(fā)表于 2014-2-24 19:28
硬度的測(cè)量尤其是布氏硬度，它測(cè)量的機(jī)理就是材料的變形程度。
因此個(gè)人認(rèn)為硬度還是跟剛性有很大關(guān)系的

關(guān)于洛氏硬度和布氏硬度：洛氏硬度的測(cè)定時(shí)用頂角為120度的金剛石圓錐或直徑為1.588mm的淬硬鋼球作壓頭，以相應(yīng)的載荷壓入試樣表面，由壓痕深度確定其硬度值，洛氏硬度可以從硬度計(jì)讀數(shù)裝置上直接讀出；布氏硬度的測(cè)定是用一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定的載荷F的作用下壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后，卸除載荷，取下試樣，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出表面壓痕直徑d，根據(jù)壓痕直徑，壓頭直徑及所受載荷查表，可求出布氏硬度值。

作者: 562079301 時(shí)間: 2014-3-1 13:09
自己更正下，我在10樓對(duì)剛性理解有誤。

作者: 2436 時(shí)間: 2014-3-1 17:43
都搓了，都是以為，問(wèn)題是以為都是錯(cuò)的

作者: 鰻魚雞湯飯 時(shí)間: 2014-3-1 22:18
謝謝大家的回復(fù)。
我想表達(dá)幾點(diǎn)自己的看法（看法很有可能是錯(cuò)誤的），在生產(chǎn)和研究過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，只要你注意就有的探討。
硬度反應(yīng)的就是材料的屈服強(qiáng)度，這個(gè)大家都是這么認(rèn)為的吧？從洛氏硬度測(cè)量方法上來(lái)看，他通過(guò)測(cè)量回彈后的深度，把彈性形變的變形排除在最終檢驗(yàn)數(shù)據(jù)外了。
但是我遇到的問(wèn)題推翻了這個(gè)認(rèn)知，硬度越高，反而發(fā)生了非彈性形變，因此我開此話題想探討一下彈性模量與塑性變形之間的關(guān)系，也就是硬度與剛性（或者說(shuō)是剛度，剛性這么說(shuō)不太準(zhǔn)確）之間的關(guān)系。
另外剛度的定義是不發(fā)生變形的能力，為什么不能探討剛性和硬度的關(guān)系呢？

作者: 一點(diǎn)一滴 時(shí)間: 2014-3-1 23:29
小生暈了

作者: mjwz5294 時(shí)間: 2014-3-1 23:52
好像有個(gè)帖子說(shuō)過(guò)類似的問(wèn)題...

作者: mjwz5294 時(shí)間: 2014-3-2 00:13
本帖最后由 mjwz5294 于 2014-3-2 00:14 編輯

剛度------彈性變形
屈服強(qiáng)度----塑性變形

“在高壓的作用下，一個(gè)廠家的卡箍發(fā)生了變形，另外兩個(gè)廠家的只有壓痕而無(wú)變形。”對(duì)這句話我的理解是，兩種變形都是塑性變形，只是前者是整體的塑性變形，后者是局部的塑性變形，因此二者都是屈服強(qiáng)度問(wèn)題。

我這里只是對(duì)2樓茉莉大俠的話具體化一下。

作者: zerowing 時(shí)間: 2014-3-3 02:51

鰻魚雞湯飯發(fā)表于 2014-3-1 22:18
謝謝大家的回復(fù)。
我想表達(dá)幾點(diǎn)自己的看法（看法很有可能是錯(cuò)誤的），在生產(chǎn)和研究過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題， ...

首先，你要分清一個(gè)概念，什么是剛度。
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%89%9B%E5%BA%A6
剛度是材料力學(xué)中的名詞，定義為施力與所產(chǎn)生變形量的比值，表示材料或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。
而你一直迷惑的是剛度與彈性模量的概念。
彈性模量通常與剛度不同。彈性模量是材料組成的性質(zhì)；剛度是結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。就是說(shuō)，模量是材料的內(nèi)部性質(zhì)；剛度是固體的外延性質(zhì)，它取決于材料，形狀及邊界條件。
所以，你不能理解為材料本身的應(yīng)變大小就是剛度大小。

你可以這么理解，一根筷子，你握住兩頭掘，這樣的一個(gè)整體彈性變形就是你的剛度。同樣的，你握兩根筷子，或者一根更粗的筷子，你用同樣的力，它的變形更小，這就代表了剛度的增加。但是你筷子的硬度沒(méi)有發(fā)生任何改變。這就使剛度和硬度的區(qū)別。
同樣的，你拿一個(gè)按釘，你可以輕松按進(jìn)你的筷子里，但是你很難按進(jìn)同樣粗細(xì)的鋼板里。在這樣兩個(gè)變化中，二者都沒(méi)有發(fā)生整體的變形，根本無(wú)法對(duì)比剛度如何，只能說(shuō)筷子的硬度（表面強(qiáng)度）小，被擊穿了。

對(duì)于彈性變形。一個(gè)皮球，你一用力，他就凹進(jìn)去一塊，你一松他就回復(fù)成原形，這個(gè)過(guò)程就是彈性變形。同樣的，你拿一根橡膠棒，比如你用100牛的力使其彎曲了10毫米，這時(shí)你換了一根更粗的橡膠棒，你用100牛可能只能使其彎曲1毫米。顯然，后者的剛度更好，但是二者的抵抗彈性變形的能力（彈性模量）是一樣的，區(qū)別就是前者直徑小，100牛的力均分后的均壓值大（應(yīng)力大），后者均壓值小。

所以，剛度和硬度沒(méi)有直接關(guān)系，和彈性模量沒(méi)有直接關(guān)系。

至于硬度測(cè)量，多數(shù)硬度測(cè)量都是基于表面塑性變形的，而塑性變形屬于材料屈服，跟彈模跟剛度更是八桿子打不著了。

作者: w91678 時(shí)間: 2014-3-3 08:15
一種表面硬，而芯部軟
一種表面硬度比上一種低，但是芯部硬
這樣可能第一種的剛度差，高壓就破壞了

作者: hkslljf 時(shí)間: 2014-3-3 08:27

562079301 發(fā)表于 2014-2-24 20:04
比較疑惑，一般屈服強(qiáng)度高的，剛性就好，強(qiáng)度大的材料對(duì)應(yīng)的硬度就大。屈服和強(qiáng)度也是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的。
不知 ...

個(gè)人認(rèn)為材料的剛度跟材料的彈性模量有關(guān)系，當(dāng)一種材料的彈性模量無(wú)限大時(shí)，可以認(rèn)為它是不會(huì)變形的，當(dāng)用硬度表測(cè)硬度時(shí)就會(huì)測(cè)出無(wú)限高的硬度，所以我認(rèn)為剛度跟硬度還是有關(guān)系的。不知道這樣理解對(duì)不對(duì)。

作者: 學(xué)習(xí)的心態(tài) 時(shí)間: 2014-3-3 10:09
愚見：有沒(méi)有這種可能，就是硬度大了，那就韌性降低了，發(fā)生彈性變形回復(fù)的能力就差

作者: mjwz5294 時(shí)間: 2014-3-3 11:30
沖擊載荷？

作者: 良生 時(shí)間: 2014-3-3 11:59

zerowing 發(fā)表于 2014-3-3 02:51
首先，你要分清一個(gè)概念，什么是剛度。
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%89%9B%E5%BA%A6
剛度是材料力 ...

樓主說(shuō)的卡箍現(xiàn)象怎么解釋？
假設(shè)卡箍的受力一樣，結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)差異，只是材料硬度不一樣。
按理說(shuō)，應(yīng)該是硬度高的抗變形能力更高，而更不易變形。

作者: cyx112233 時(shí)間: 2014-3-3 22:05
材料的強(qiáng)度和硬度很多人都會(huì)搞混，即使有概念，也不能完整說(shuō)清他們的區(qū)別，其實(shí)實(shí)驗(yàn)起來(lái)，還是和許多其他的因素有關(guān)系的，就像茉莉素馨說(shuō)的那樣，也會(huì)會(huì)和應(yīng)力有關(guān)也說(shuō)不定

作者: ajijianwei 時(shí)間: 2014-3-3 22:22
新人看完，學(xué)到了不少

作者: 笑迎人生 時(shí)間: 2014-3-4 11:08
變形還和零件的形狀有關(guān)！

作者: 沙漠海_QoSz8 時(shí)間: 2019-4-21 10:46
剛度是材料或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，這里注意下一是材料，二是結(jié)構(gòu)；這兩個(gè)是不同的概念，材料是從微觀層面上說(shuō)的，而結(jié)構(gòu)是從宏觀層面來(lái)說(shuō)的。材料的剛度是材料的固有屬性，與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般用彈性模量來(lái)表征，而結(jié)構(gòu)的剛度與材料、形狀、以及結(jié)構(gòu)有關(guān)。

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