硬度是材料的重要屬性之一,尤其是金屬材料,在航空、武器、特種裝備、礦山設備、金屬切削對材料的硬度特別至關重要。

硬度,物理學專業術語,材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱爲硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力,是比較各種材料軟硬的指標。由於規定了不同的測試方法,所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含義不同,相互不能直接換算,但可通過試驗加以對比。

硬度檢測方式多種多樣,

硬度分爲:

①劃痕硬度(如莫氏硬度)。

②壓入硬度(如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等)。

③回跳硬度(如肖氏硬度、里氏硬度)。

1、莫氏硬度:是表示礦物硬度的一種標準。1812年由德國礦物學家腓特烈·摩斯(Frederich Mohs)首先提出。是在礦物學或寶石學中使用的標準。

用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度(刻劃法):

滑石1(硬度最小),石膏2,方解石3,螢石4,磷灰石5,正長石6,石英7,黃玉8,剛玉9,金剛石10。

莫氏硬度值並非絕對硬度值,而是按硬度的順序表示的值。

常見金屬莫氏硬度排行表

莫氏硬度筆

莫氏硬度筆

莫氏硬度筆使用步驟:

1 先間接目估樣品的硬度;

2 找個不顯眼處,用低於目測硬度1至2級的硬度筆刻劃樣品,若劃不動,則說明樣品的硬度高於該硬度筆的硬度,再用高一級的硬度筆刻劃,重複操作,若只有輕微的痕跡,說明樣品的硬度和該硬度筆的硬度相當,再用高一級的硬度筆刻劃,重複操作,若留下痕跡,說明樣品的硬度低於該硬度筆的硬度,此時就能判斷所測樣品的硬度或其範圍;

3.注意刻劃力度要適中,既不能太輕,也不能太重

4.因爲直接刻劃法測定硬度,對寶石具有損傷性,一般情況下不應許對成品寶石使用此法項目內容

因莫氏硬度不夠精確,一般很少在質量控制中使用,只是在科譜或非正式場合中使用。

2、洛氏硬度(HRC)一般用於硬度較高的材料,如熱處理後的硬度等等。

洛氏硬度常用爲HRA、HRB、HRC種,

HRA:是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度極高的材料(如硬質合金等)。

HRB:是採用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用於硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

HRC:是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

爲了擴大洛氏硬度的測量範圍,可用不同的壓頭和不同的總載荷配成不同標尺的洛氏硬度。洛氏硬度共有15種標尺供選擇,它們分別爲:HRA,HRB,HRC,HRD,HRE,HRF,HRG,HRH,HRK,HRL,HRM,HRP,HRR,HRS,HRV;

表面洛氏硬度標尺:HR45N、 HR30N、 HR15N和HR45T、 HR30T、 HR15T 。

洛氏硬度計

3.布氏硬度(HB):

一般用於材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵。布氏硬度(Brinell Hardness)的測定原理是用一定大小的試驗力F(N)(力的單位通常爲公斤力kgf,注:1kgf=9.8N,kgf即一千克的力的意思),把直徑爲D(mm)的淬火鋼球或硬質合金球壓入被測金屬的表面(圖1),保持規定時間後卸除試驗力,用讀數顯微鏡測出壓痕平均直徑d (mm),然後按公式求出布氏硬度HB值,或者根據 d 從已備好的布氏硬度表中查出HB值。

布氏硬度的符號用 HBS或HBW表示。

HBS表示壓頭爲淬硬鋼球,用於測定布氏硬度值在450以下的材料,如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。

HBW表示壓頭爲硬質合金,用於測定布氏硬度值在650以下的材料。

布氏硬度計

4、維氏硬度

5、里氏硬度

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術是由瑞士狄爾馬,裏伯博士發明的,它是用一定質量的裝有碳化鎢球頭的衝擊體,在一定力的作用下衝擊試件表面,然後反彈。由於材料硬度不同,撞擊後的反彈速度也不同。在衝擊裝置上安裝有永磁材料,當衝擊體上下運動時,其外圍線圈便感應出與速度成正比的電磁信號,再通過電子線路轉換成里氏硬度值。

便攜式里氏硬度計用里氏(HL)測量後可以轉化爲:布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值。

里氏硬度度有D、DC、D+15、C、G、E、DL七種:

D:外型尺寸:f20×70mm,重量:75g。通用型,用於大部分硬度測量。

DC:外型尺寸:f20×86mm,重量:50g。衝擊裝置很短,主要用於非常侷促的地方,例如孔或圓筒內。

D+15:外型尺寸:f20×162mm,重量:80g。頭部細小,用於溝槽或凹入的表面硬度測量。

C:外型尺寸:f20×141mm,重量:75g。衝擊能量最小,用於測小輕、薄部件及表面硬化層。

G:外型尺寸:f30×254mm,重量:250g。衝擊能量大,對測量表面要求低。用於大、厚重及表面較粗糙的鍛鑄件。

E:外型尺寸:f20×162mm,重量:80g。壓頭爲人造金剛石,用於硬度極高材料的測定。

DL:外形尺寸:f20×202mm,重量:80g。頭部更加細小,用於狹窄溝槽及齒輪面硬度的測定。

便攜式里氏硬度計

6、邵氏硬度

邵氏硬度又稱肖氏硬度,是表示材料硬度等級的一種方法。邵氏硬度分爲邵氏壓痕硬度和邵氏反彈硬度兩種,

邵氏壓痕硬度被測樣品放在硬度計檯面的適當位置,壓緊到規定時間後立即讀取用數字0--100表示的壓痕硬度讀數。使用的壓痕硬度計有A型、C型和D型三種刻度型號;其硬度讀數分別用HA,HB,和HC表示。邵氏A型適用於軟質塑料和橡膠,邵氏C型和D型則適用於較硬或硬質塑料和硫化橡膠。測定邵氏硬度時,我國與ISO規定一致,只使用A型和D型兩種。

邵氏反彈硬度則使用邵氏反彈式硬度計進行測定,使用頂端裝有金剛石的總重約3克的衝頭,從約300MM高度的玻璃管中垂直落於試件上,由玻璃管的刻度讀取其垂直反彈的高度。

邵氏A型硬度計

邵氏硬度計

以上是常用的6種硬度測量方法介紹

下面再介紹漆膜硬度檢測方法,

擺杆阻尼試驗法沒有用過,好像也不常用,這裏不介紹了,常用的是鉛筆法測定漆膜硬度,

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