硬度測試的特點與方法

　　硬度測試是檢測材料性能的重要指標之一，也是zui快速的試驗方法之一。之所以能成為力學性能試驗的常用方法， 是因為硬度測試能反映出材料在化學成分、組織結構和處理工藝上的差異。常被作為監督手段應用于各行各業。例如在鋼鐵材料中，當馬氏體形成時，由于溶入過飽和的碳原子而增大了晶格畸變，增加了錯位密度，從而顯著降低了塑性變形能力，這就是馬氏體高硬度的原因。顯然含碳量越高這種畸變程度就越大，則硬度也越高，不同含碳量的鋼在淬火后，硬度值與馬氏體量及其含碳量間在很大范圍內有很好的對應關系，淬火鋼回火后的硬度取決于回火溫度及保溫時間。回火溫度越高，保溫時間越長，硬度越低。因此可以利用硬度試驗來研究鋼的相變和作為檢測鋼鐵熱處理效應的手段。

1. 塑料洛氏硬度測試

　　測試原理

　　在規定的加荷時間內，在受試材料上面的鋼球上施加一個恒定的初負荷，隨后施加主負荷，然后在恢復到相同的初負荷。測量結果是由鋼球壓入材料的總深度，減去卸去主負荷后規定時間內的彈性恢復以及初負荷引起的壓入深度。

　　術語及定義

　　洛氏硬度標尺每一分度表示壓頭垂直移動0.002mm。洛氏硬度值由下式求出：

　　HR=130-e

　　HR—洛氏硬度值

　　e－主負荷卸除后的壓入深度

2. 邵氏硬度測試

　　測試程序

　　邵氏A型硬度測試方式：

　　使用邵氏A型硬度機測試，測試時需注意按照標準。

　　按照標準，測試環境須在標準狀態下（23±2℃，50±5% R.H） 進行，且測試前試片須在標準狀態下放置40小時以上。測試時，將試片置于硬度試驗機平臺上。調整使壓針頭與試樣表面的距離至25.4±2.5mm，然后，施加合適力度（不沖擊被測物）使壓針頭壓在試樣上。待*壓下，與測試物接觸1秒內，立即讀取刻度值到整數字并記錄其結果。（根據不同的標準，讀數時間有不同）

　　為了讓數值準確，需量取5處且每處相距6mm以上。（部分標準取平均值作為硬度，部分取中間值）

　　若試驗結果低于10或高于90則不適用此硬度試驗機。大于90時改用邵D型硬度計。

　　邵氏D型硬度計：

　　測試方法和A型一致，但若試驗結果低于20或高于90則不適用此硬度試驗機。低于20時，改用邵A型硬度計。

　　簡單來講，邵氏A測試比較軟的材料（如橡膠），邵氏D測試比較硬的材料（如塑料）。

3.金屬洛氏硬度

　　測試原理

　　將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質合金球）分兩個步驟壓入試樣表面，經規定保持時間后，卸除主試驗力，測量在初試驗力下的殘余壓痕深度h，根據h值及常數N和S計算洛氏硬度。

　　術語及定義

　　洛氏硬度=N-h/S

　　術語及定義Terms and Definition

　　初始試驗力-------試驗時預加載試驗力。

　　主試驗力-------使測量樣品產生殘余壓痕的加載。

　　總試驗力-------初始試驗力加上主試驗力。

　　測試程序

　　洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化范圍內進行，因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗一般規定在10～35℃的室溫進行。試樣應平穩地放置在剛性支承物上，并使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無沖擊和振動的情況下施加試驗力，初試驗力保持不應超過3秒。將測在不小于1s且不大于8s的時間內，從初試驗力增加到總試驗力，并保持4s±2s，然后卸除主試驗力，保持初試驗力，經過短暫穩定后，進行讀數。為了讀書準確，在試驗過程中，硬度計應避免受到任何沖擊和震動。

　　在多處取值時，兩相鄰壓痕中心間距離至少應為壓痕直徑的 4倍，但不得小于2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應為壓痕直徑的2.5倍， 但不得小于1mm。

4.金屬布氏硬度

　　測試原理

　　對一定直徑的硬質合金球施加試驗力壓入試樣表面，經規定保持時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度與試驗力除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形，其半徑是壓頭球直徑的二分之一。

　　術語及定義

　　試驗力——試驗時所用的負載。

　　壓痕平均直徑——兩相互垂直方向測量的壓痕直徑的算術平均值。

　　球直徑——壓頭中硬質合金球的直徑。

　　測試程序

　　一般試驗在10～35℃的室溫進行即可，如果有對溫度要求嚴格的試驗（視乎材料對溫度的敏感性），試驗溫度應為23℃±5℃。

　　試驗力的選擇應保證壓痕直徑在0.24D～0.6D之間。試驗力－壓頭球直徑的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）應根據材料和硬度值選擇。

　　為了保證在盡可能大的有代表性的試樣區域試驗，應盡可能選取大直徑的壓頭；當試樣尺寸允許時，應優先使用直徑為10mm的球壓頭進行試驗。

　　使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗面施加試驗力，加力過程中不應有沖擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。

　　試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。

　　任一壓痕中心距試樣邊緣距離，至少為壓痕平均直徑的2.5倍。相鄰壓痕中心間的距離至少為壓痕直徑的3倍。應在兩相互垂直方向測量壓痕直徑，用兩個讀數的平均值計算布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值）

　　布氏硬度試驗范圍上限不大于650HBW 。

5.金屬維氏硬度

　　測試原理

　　將頂部兩相對面具有規定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規定時間后，卸

　　除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視

　　為具有正方形基面并與壓頭角度相同的理想形狀。

　　術語及定義

　　試驗力------試驗時所用的負載。

　　壓痕對角線------卸載后，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。

　　壓頭夾角------壓頭頂部兩相對面的夾角。

　　測試程序

　　試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗面施加試驗力，加力過程中不應有沖擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，直至試樣不再發生塑性變形，但誤差應在±2秒。

　　應測量壓痕兩條對角線長度，用其算術平均值或通過查表得到硬度值。

　　放大系統應能將對角線放大到視場的25％～75％。

6. 顯微維氏硬度

　　術語及定義

　　試驗力——試驗時所用的負載。

　　壓痕對角線——卸載后，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。

　　壓頭夾角——壓頭頂部兩相對面的夾角。

　　測試程序

　　試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗面施加試驗力，加力過程中不應有沖擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。保持試驗力的時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒



北京宏昌信科技有限公司
：位康康
：-802