硬度测试的特点与方法

　　硬度测试是检测材料性能的重要指标之一，也是zui快速的试验方法之一。之所以能成为力学性能试验的常用方法， 是因为硬度测试能反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺上的差异。常被作为监督手段应用于各行各业。例如在钢铁材料中，当马氏体形成时，由于溶入过饱和的碳原子而增大了晶格畸变，增加了错位密度，从而显著降低了塑性变形能力，这就是马氏体高硬度的原因。显然含碳量越高这种畸变程度就越大，则硬度也越高，不同含碳量的钢在淬火后，硬度值与马氏体量及其含碳量间在很大范围内有很好的对应关系，淬火钢回火后的硬度取决于回火温度及保温时间。回火温度越高，保温时间越长，硬度越低。因此可以利用硬度试验来研究钢的相变和作为检测钢铁热处理效应的手段。

1. 塑料洛氏硬度测试

　　测试原理

　　在规定的加荷时间内，在受试材料上面的钢球上施加一个恒定的初负荷，随后施加主负荷，然后在恢复到相同的初负荷。测量结果是由钢球压入材料的总深度，减去卸去主负荷后规定时间内的弹性恢复以及初负荷引起的压入深度。

　　术语及定义

　　洛氏硬度标尺每一分度表示压头垂直移动0.002mm。洛氏硬度值由下式求出：

　　HR=130-e

　　HR—洛氏硬度值

　　e－主负荷卸除后的压入深度

2. 邵氏硬度测试

　　测试程序

　　邵氏A型硬度测试方式：

　　使用邵氏A型硬度机测试，测试时需注意按照标准。

　　按照标准，测试环境须在标准状态下（23±2℃，50±5% R.H） 进行，且测试前试片须在标准状态下放置40小时以上。测试时，将试片置于硬度试验机平台上。调整使压针头与试样表面的距离至25.4±2.5mm，然后，施加合适力度（不冲击被测物）使压针头压在试样上。待*压下，与测试物接触1秒内，立即读取刻度值到整数字并记录其结果。（根据不同的标准，读数时间有不同）

　　为了让数值准确，需量取5处且每处相距6mm以上。（部分标准取平均值作为硬度，部分取中间值）

　　若试验结果低于10或高于90则不适用此硬度试验机。大于90时改用邵D型硬度计。

　　邵氏D型硬度计：

　　测试方法和A型一致，但若试验结果低于20或高于90则不适用此硬度试验机。低于20时，改用邵A型硬度计。

　　简单来讲，邵氏A测试比较软的材料（如橡胶），邵氏D测试比较硬的材料（如塑料）。

3.金属洛氏硬度

　　测试原理

　　将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分两个步骤压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，测量在初试验力下的残余压痕深度h，根据h值及常数N和S计算洛氏硬度。

　　术语及定义

　　洛氏硬度=N-h/S

　　术语及定义Terms and Definition

　　初始试验力-------试验时预加载试验力。

　　主试验力-------使测量样品产生残余压痕的加载。

　　总试验力-------初始试验力加上主试验力。

　　测试程序

　　洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行，因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在10～35℃的室温进行。试样应平稳地放置在刚性支承物上，并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触，在无冲击和振动的情况下施加试验力，初试验力保持不应超过3秒。将测在不小于1s且不大于8s的时间内，从初试验力增加到总试验力，并保持4s±2s，然后卸除主试验力，保持初试验力，经过短暂稳定后，进行读数。为了读书准确，在试验过程中，硬度计应避免受到任何冲击和震动。

　　在多处取值时，两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍，但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍， 但不得小于1mm。

4.金属布氏硬度

　　测试原理

　　对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形，其半径是压头球直径的二分之一。

　　术语及定义

　　试验力——试验时所用的负载。

　　压痕平均直径——两相互垂直方向测量的压痕直径的算术平均值。

　　球直径——压头中硬质合金球的直径。

　　测试程序

　　一般试验在10～35℃的室温进行即可，如果有对温度要求严格的试验（视乎材料对温度的敏感性），试验温度应为23℃±5℃。

　　试验力的选择应保证压痕直径在0.24D～0.6D之间。试验力－压头球直径的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）应根据材料和硬度值选择。

　　为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验，应尽可能选取大直径的压头；当试样尺寸允许时，应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。

　　使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。

　　试验力保持时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒。

　　任一压痕中心距试样边缘距离，至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。应在两相互垂直方向测量压痕直径，用两个读数的平均值计算布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值）

　　布氏硬度试验范围上限不大于650HBW 。

5.金属维氏硬度

　　测试原理

　　将顶部两相对面具有规定角度的正四棱锥体金刚石压头用试验力压入试样表面，保持规定时间后，卸

　　除试验力，测量试样表面压痕对角线长。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商，压痕被视

　　为具有正方形基面并与压头角度相同的理想形状。

　　术语及定义

　　试验力------试验时所用的负载。

　　压痕对角线------卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。

　　压头夹角------压头顶部两相对面的夹角。

　　测试程序

　　试验一般在10～35℃的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。试验力保持时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，直至试样不再发生塑性变形，但误差应在±2秒。

　　应测量压痕两条对角线长度，用其算术平均值或通过查表得到硬度值。

　　放大系统应能将对角线放大到视场的25％～75％。

6. 显微维氏硬度

　　术语及定义

　　试验力——试验时所用的负载。

　　压痕对角线——卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。

　　压头夹角——压头顶部两相对面的夹角。

　　测试程序

　　试验一般在10～35℃的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。保持试验力的时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒



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