硬度测试简介
自1722年欧洲工业革命时期提出金属硬度的概念,并首次应用以矿物刮擦金属的初始硬度试验以来的数百年间,人类提出了数百种测量金属硬度的方法。
通过长期的实际应用,一些测量方法由于测量条件苛刻、程序繁琐或准确度不高,逐渐被历史淘汰。
大多数常用的测量方法都易于使用并提供准确的测试结果。
硬度试验方法分类:
根据施加试验力的速度,可分为
1.静态试验方法
该测试方法缓慢地施加测试力,并且不产生冲击。
硬度测量结果主要由被测件表面的压痕深度决定,在一定的试验力和试验条件下,压痕越大,硬度值越小。例如,常用的布氏、洛氏、维氏等硬度试验方法都是静态试验方法。
2.动态测试方法
施加的试验力特点是动态和冲击,包括肖氏力、里氏力、锤击力和弹簧力试验方法。
按试验力分类
1.宏观硬度试验方法
试验力≥5kgf;
2.小负荷硬度试验法
试验力在0.2~0.5kgf之间;
3.显微硬度测试方法
试验力在0.001~0.2kgf之间;
4.超显微硬度测试方法
试验力∠0.;
5.纳米级硬度测试方法
试验力∠50nN。
按试验温度分类
1.室温硬度试验方法
可在室温下进行;
2.低温硬度试验方法
在零度以下的某个温度下;
3.高温硬度试验方法
高温硬度试验是在室温以上的特定温度下进行的。
按实验原理分类
可分为布氏、洛氏、肖氏、维氏、里氏、努氏、巴氏合金及划痕、锉刀等物理检测方法,以及超声波、矫顽力等测试方法。
11种常见的硬度测试方法
1 洛氏硬度(HR)
使用金刚石锥体(HRC)或硬化(钨)钢球压头(HRB等)以10kgf的预紧力和60、100或的主试验力压入被测材料表面。
2表面洛氏硬度(HR)
根据设定的刻度,将金刚石锥体或硬化(钨)钢球压头压入待测材料的表面。表面洛氏测量使用较小的力,产生较浅的压痕,主要用于相对脆弱和非常薄的材料。
预紧力为3kgf,主试验力为15、30或45kgf。
3 维氏硬度(HV)
以1的试验力,将相对面之间夹角为136°的方锥金刚石压头压入被测材料的表面。
使用显微镜或 USB 摄像头通过视频观察并测量压痕。
4 显微维氏硬度(HV)
通常,将一个相对面之间夹角为136°的方锥形金刚石压头以不超过1kgf的试验力压入被测材料的表面。
应使用精密显微镜或高分辨率 USB 摄像机通过视频观察并测量压痕。
600 倍放大率是最常见的,而 1000 倍放大率也越来越受欢迎。
5 努氏硬度(HK)
通常将细长的金刚石锥体压入被测材料的表面,试验力不超过1kgf。
应使用精密显微镜或高分辨率 USB 摄像机通过视频观察并测量压痕。
最常见的放大倍数是 600 倍。
6 布氏硬度(HB)
将直径为1、2.5、5或10mm的硬质合金球或硬质合金钢球,以1-的试验力压入被测材料表面。
应使用显微镜或 USB 相机观察和测量相对较大的压痕。
7 里氏硬度(HL)(回弹法)
便携式硬度试验机。它是利用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体在一定的弹簧弹力作用下,冲击试件表面,此冲击力使被测材料表面产生塑性变形,形成压痕,而后冲击体失去原有的速度(或能量)。
因此,被测材料越软,冲击体在回弹过程中损失的速度就越大。里氏硬度计可应用于各种各样的部件,并且需要遵守的测试要求很少。
8超声波硬度测试(UCI)
便携式硬度计。将维氏形金刚石压头固定在振动棒上,以一定的力作用于被测材料表面,然后基于超声振动,分析其阻尼效应,测量材料的硬度值。
超声波硬度测试主要用于无法用回弹硬度计测试的较小、较薄的部件。
9 肖氏硬度(SHORE)
便携式(橡胶/塑料制品)硬度试验。肖氏硬度的测定是采用一定形状的钢制压头在试验力的作用下垂直压入试样表面,当压头脚表面完全接触试样表面时,压头尖端相对于压头脚平面有一定的伸出长度(即压头刺入被测物体的深度),用该长度值来表示肖氏硬度的大小。
压头与线性测量装置相连,测量的压痕深度通过机械或电子系统转换成肖氏硬度值。压痕越深,材料越软。
(国际橡胶硬度)
弹性材料或橡胶对压痕的抵抗力是通过球压头刺入被测材料的深度来测量的。将初始接触力施加到 1、2.5 或 5 毫米球压头上,并将刺入深度设置为零。然后将力增加到指定的总负载,并测量材料的刺入深度。IRHD 值与压头的刺入深度有关。这种测量方法通常用于测试较小的组件和 O 形圈。
11 韦氏硬度
便携式硬度计。
将要测试的材料放在工作台和压头之间。然后对手柄施加力,直到感觉它已经触及底部,然后千分尺就会读数。韦氏硬度测试有不同类型的压头,不同的材料有不同的力设置。