硬度是材料的重要属性之一,尤其是金属材料,在航空、武器、特种装备、矿山设备、金属切削对材料的硬度特别至关重要。

硬度,物理学专业术语,材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同,相互不能直接换算,但可通过试验加以对比。

硬度检测方式多种多样,

硬度分为:

①划痕硬度(如莫氏硬度)。

②压入硬度(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)。

③回跳硬度(如肖氏硬度、里氏硬度)。

1、莫氏硬度:是表示矿物硬度的一种标准。1812年由德国矿物学家腓特烈·摩斯(Frederich Mohs)首先提出。是在矿物学或宝石学中使用的标准。

用测得的划痕的深度分十级来表示硬度(刻划法):

滑石1(硬度最小),石膏2,方解石3,萤石4,磷灰石5,正长石6,石英7,黄玉8,刚玉9,金刚石10。

莫氏硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。

常见金属莫氏硬度排行表

莫氏硬度笔

莫氏硬度笔

莫氏硬度笔使用步骤:

1 先间接目估样品的硬度;

2 找个不显眼处,用低于目测硬度1至2级的硬度笔刻划样品,若划不动,则说明样品的硬度高于该硬度笔的硬度,再用高一级的硬度笔刻划,重复操作,若只有轻微的痕迹,说明样品的硬度和该硬度笔的硬度相当,再用高一级的硬度笔刻划,重复操作,若留下痕迹,说明样品的硬度低于该硬度笔的硬度,此时就能判断所测样品的硬度或其范围;

3.注意刻划力度要适中,既不能太轻,也不能太重

4.因为直接刻划法测定硬度,对宝石具有损伤性,一般情况下不应许对成品宝石使用此法项目内容

因莫氏硬度不够精确,一般很少在质量控制中使用,只是在科谱或非正式场合中使用。

2、洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。

洛氏硬度常用为HRA、HRB、HRC种,

HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

为了扩大洛氏硬度的测量范围,可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标尺的洛氏硬度。洛氏硬度共有15种标尺供选择,它们分别为:HRA,HRB,HRC,HRD,HRE,HRF,HRG,HRH,HRK,HRL,HRM,HRP,HRR,HRS,HRV;

表面洛氏硬度标尺:HR45N、 HR30N、 HR15N和HR45T、 HR30T、 HR15T 。

洛氏硬度计

3.布氏硬度(HB):

一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。布氏硬度(Brinell Hardness)的测定原理是用一定大小的试验力F(N)(力的单位通常为公斤力kgf,注:1kgf=9.8N,kgf即一千克的力的意思),把直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面(图1),保持规定时间后卸除试验力,用读数显微镜测出压痕平均直径d (mm),然后按公式求出布氏硬度HB值,或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出HB值。

布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示。

HBS表示压头为淬硬钢球,用于测定布氏硬度值在450以下的材料,如软钢、灰铸铁和有色金属等。

HBW表示压头为硬质合金,用于测定布氏硬度值在650以下的材料。

布氏硬度计

4、维氏硬度

5、里氏硬度

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马,里伯博士发明的,它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹。由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值。

便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。

里氏硬度度有D、DC、D+15、C、G、E、DL七种:

D:外型尺寸:f20×70mm,重量:75g。通用型,用于大部分硬度测量。

DC:外型尺寸:f20×86mm,重量:50g。冲击装置很短,主要用于非常局促的地方,例如孔或圆筒内。

D+15:外型尺寸:f20×162mm,重量:80g。头部细小,用于沟槽或凹入的表面硬度测量。

C:外型尺寸:f20×141mm,重量:75g。冲击能量最小,用于测小轻、薄部件及表面硬化层。

G:外型尺寸:f30×254mm,重量:250g。冲击能量大,对测量表面要求低。用于大、厚重及表面较粗糙的锻铸件。

E:外型尺寸:f20×162mm,重量:80g。压头为人造金刚石,用于硬度极高材料的测定。

DL:外形尺寸:f20×202mm,重量:80g。头部更加细小,用于狭窄沟槽及齿轮面硬度的测定。

便携式里氏硬度计

6、邵氏硬度

邵氏硬度又称肖氏硬度,是表示材料硬度等级的一种方法。邵氏硬度分为邵氏压痕硬度和邵氏反弹硬度两种,

邵氏压痕硬度被测样品放在硬度计台面的适当位置,压紧到规定时间后立即读取用数字0--100表示的压痕硬度读数。使用的压痕硬度计有A型、C型和D型三种刻度型号;其硬度读数分别用HA,HB,和HC表示。邵氏A型适用于软质塑料和橡胶,邵氏C型和D型则适用于较硬或硬质塑料和硫化橡胶。测定邵氏硬度时,我国与ISO规定一致,只使用A型和D型两种。

邵氏反弹硬度则使用邵氏反弹式硬度计进行测定,使用顶端装有金刚石的总重约3克的冲头,从约300MM高度的玻璃管中垂直落于试件上,由玻璃管的刻度读取其垂直反弹的高度。

邵氏A型硬度计

邵氏硬度计

以上是常用的6种硬度测量方法介绍

下面再介绍漆膜硬度检测方法,

摆杆阻尼试验法没有用过,好像也不常用,这里不介绍了,常用的是铅笔法测定漆膜硬度,

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