浅谈肖氏硬度仪在实际应用中的优势

    硬度计中常用的是压入法硬度试验，即布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。其它采用回跳法的有里氏硬度和肖氏硬度，其值代表金属弹性变形的大小。

    肖氏硬度又称回跳硬度，这一检测方法是美国人肖尔（A. F. Shore）于1906年发明的。美国肖氏仪器公司（SHORE INSTRUMENT & MFG. CO.）先制造了C型和D型肖氏硬度计，20世纪90年代该公司又研制成E型肖氏硬度计。C、D、E三种型号肖氏硬度计我国均已能生产。由于肖氏硬度计有便于携带、操作方便、测试迅速、压痕浅而小等特点，因而适用于冶金、重型机械工业方面对大型制件、原材料进行现场测定。尽管与静态检测方法相比其准确度较低，但至今仍是一种*的硬度检测法。《金属肖氏硬度试验方法》国家标准为GB/T 4341-2001。

一、 原理

    肖氏硬度检测是以一定质量的冲头，从一定高度自由下落到试样表面上，冲头的动能一部分消耗于试样表面的塑性变形，另一部分则以弹性变形方式瞬间储存在试样内。当后一部分能量重新释放出来时，会使冲头回跳，硬度与回跳高和回跳速度成正比，C型和D型肖氏硬度计是以回跳高度作为硬度的量度；E型肖氏硬度计则是以回跳速度（冲头回跳通过线圈时感应出与速度成正比的电压，经过硬度计配置的计算机处理得出其硬度值）作为硬度的量度。如某一种金属弹性极限高（硬度高），消耗于塑性变形中的能量小，储存的弹性变形能量大，回跳就高、回跳的速度快；反之，另一种金属，消耗于塑性变形中的能量大，储存在弹性变形中的能量就相对减少，回跳就低、回跳速度相对变慢，硬度值低。

    硬度值的表示：肖氏硬度符号为HS，表示时应注明所用标尺。如：70 HSC或70 HSD或70 HSE，分别代表用C型、D型、E型肖氏硬度计测定的硬度值。

二、计算公式

    氏硬度值的高低，是以冲头回跳的高低、回弹速度来反映的。在不考虑空气阻力的条件下，可以从物理学的动能和势能转换并以能量守恒原理为基础进行分析计算。肖氏硬度的计算公式如下：

                               HS(C、D)=K*h2/ h1    式中   h2 ——冲头回弹高度；            

                                                                          h1 ——冲头下落高度；             

                                                                          K ——系数。

三、使用过程中的检定规范

1、环境条件

室温：10-35℃;

相对湿度≤80%;

环境清洁、无震动，周围无腐蚀性介质。

2、示值检定

检定前，先在硬度块上测试两点，使硬度计各部分处于工作状态；

检定时,型硬度计用压紧机构把硬度块压紧在试台上，压紧力约为200N，C型硬度计用D标尺的标准肖氏硬度块检定；

检定时，释放冲头鼓轮的转动时间为1s，复位应缓慢平稳；

检定时，两相邻压痕中心距不小于2mm，压痕中心至硬度块边缘的距离应不小于7mm;

检定时，在硬度块的工作面上均匀分布测试5点。

3、检定结果处理

检定的5点算术平均值与标准硬度块硬度值之差，即为该硬度计的示值误差；

检定的5点中大值与小值之差，即为该硬度计的重复性；

检定示值误差不大于2.5HSD,重复性不大于2.5HSD,则该硬度计合格。

四 结论

    回跳法硬度测量产品与压力法硬度测量产品相比，它的优势在于体积小、便携式的特点，方便用户现场使用。

    回跳法硬度检测产品包括肖氏与里氏检测的两种产品。肖氏与里氏相比大的优势就是可以任意方向测量。

    肖氏考察的是冲击体回弹的垂直高度，因此决定了肖氏硬度仪要垂直向下使用，这势必在实际中造成很大的局限性；而里氏就不同了，历史考察的是冲击体回弹与冲击的速度，通过速度修正，可以在任意方向上使用，极大方便了使用着。