硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是材料的重要性能指標之一。
那么,材料檢測一般都有哪些硬度測試項目呢?
(1)洛氏硬度(HR)
是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:
HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。
HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
(2)布氏硬度(HB)
布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料,如熱處理后的硬度等等。
布氏硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷,將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面,保持規(guī)定時間,然后卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。測試載荷與測試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實際性能再確定。
(3)維氏硬度(HV)
維氏硬度試驗方法是英國史密斯(R.L.Smith)和塞德蘭德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比,維氏硬度試驗測量范圍較寬,從較軟材料到超硬材料,幾乎涵蓋各種材料。
維氏硬度的測定原理基本上和布氏硬度相同,也是根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來計算硬度值。所不同的是維氏硬度試驗的壓頭是金剛石的正四棱錐體。試驗時,在一定載荷的作用下,試樣表面上壓出一個四方錐形的壓痕,測量壓痕對角線長度,借以計算壓痕的表面積,載荷除以表面積的數(shù)值就是試樣的硬度值,用符號HV表示。
(4)努氏硬度(HK)
將頂部兩相對面具有規(guī)定角度的菱形棱椎體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面痕長對角線的長度。
努氏硬度是作為絕對數(shù)值而測得的硬度,主要在加工方面使用該數(shù)值。一般來說,金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米。
(5)里氏硬度(HL)
里氏硬度是以HL表示,里氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬,里伯博士發(fā)明的,它是用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體,在一定力的作用下沖擊試件表面,然后反彈。由于材料硬度不同,撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料,當沖擊體上下運動時,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(zhuǎn)換成里氏硬度值。
便攜式里氏硬度計用里氏(HL)測量后可以轉(zhuǎn)化為:布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度?;蛴美锸显碇苯佑貌际?HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值。
(6)肖氏硬度( HS)
簡稱HS。表示材料硬度的一種標準。由英國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。
應用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐,尖端上常鑲有金剛鉆。測試數(shù)值為1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度(即為碰撞前后的速度比乘以1000)
(7)巴氏硬度(HBa)
巴柯爾(Barcol)硬度(簡稱巴氏硬度),最早由美國 Barber-Colman公司提出,是近代國際上廣泛采用的一種硬度門類,一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗力作用下,壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義每壓入0.0076mm為一個巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。
(8)韋氏硬度(HW)
一定形狀的硬鋼壓針,在標準彈簧試驗力作用下壓入試樣表面,用壓針的壓入深度確定材料硬度,定義0.01mm的壓入深度為一個韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。
(9)邵氏硬度(SHORE)
便攜式(橡膠/塑料制品)硬度測試。邵氏硬度是用具有一定形狀的鋼制壓針,在試驗力作用下垂直壓入試樣表面。當壓足表面與試樣表面完全貼合時。壓針尖端面相對壓足平面有一定的伸出長度(即壓針扎進被測物的深度),以該長度值的大小來表示邵氏硬度的大小。壓針與線性測量設(shè)備相連,測量的壓痕深度值隨之通過機械或電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為邵氏硬度值。壓痕越深,材料越軟。
邵氏硬度 :具有一定形狀的鋼針,在試驗力作用下垂直壓入試樣表面,當壓足表面與試樣表面完全貼合時,壓針尖端面相對壓足平面有一定的伸出長度L,以L值的大小來表示邵氏硬度的大小,L值越大,表示邵氏硬度越低,反之越高。
計算公式為: HA=100- L/0.025 ;HD=100- L/0.025;HC=100- L/0.025
1)HSA常用于檢測軟質(zhì)塑料橡膠
2)HSD常用于檢測硬質(zhì)塑料橡膠
3)HSC常用于檢測泡沫和海綿等軟性材料。
HSA 測量值大于90的時候應該轉(zhuǎn)為HSD進行檢測, HSD 測量值小于20的時候應該轉(zhuǎn)為HSA進行檢測。
(10)IRHD(國際橡膠硬度)
根據(jù)球壓頭壓入被測材料的深度,來測量彈性材料或橡膠抵抗壓頭壓入的性能。在1、2.5或5mm球壓頭上施加一個初始接觸力,將壓入深度設(shè)置為零。然后增加力值到指定的總負荷,這時測量材料壓入的深度值。IRHD值與壓頭壓入的深度有關(guān)系。該測量方法通常被應用于測試較小的部件和O型環(huán)。
(11)鉛筆硬度
用于測量塑件或鐵件烤漆表面的鉛筆硬度,測量塑件表面的鉛筆硬度,測量薄膜表面的鉛筆硬度。
(12)莫氏硬度(HM)
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?qū)毷瘜W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。