硬度計

硬度計

硬度計是是一種硬度測試儀器。金屬硬度測量最早由雷奧姆爾提出硬度定義:表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高,耐磨性越好。

基本信息

硬度計分類

一、根據繁簡程度:簡單硬度測量計、複雜硬度測量計
二、根據所測硬度單位:洛氏硬度計、維氏硬度計、顯微硬度計、布氏硬度計、邵氏硬度計、巴氏硬度計、里氏硬度計、韋氏硬度計、肖氏硬度計、布洛維硬度
三、根據使用方式:攜帶型硬度計、台式硬度計

各種硬度計用途

洛氏硬度計用於鑄鐵等工件的洛氏硬度值測量
維氏硬度計用於較薄工件的維氏硬度值測量
布氏硬度計用於硬度較高的工件布氏硬度值測量
里氏硬度計是攜帶型硬度計,用於不宜拆卸或較大產品的硬度值測量
邵氏硬度計用於橡膠類產品邵氏硬度值測量
韋氏硬度計用於鋁合金類產品韋氏硬度值測量
巴氏硬度計用於玻璃鋼類產品巴氏硬度值測量
萬能硬度計用於多種硬度標尺下的硬度值測量
顯微硬度計是維氏硬度計的一種,用於很薄的工件的維氏硬度值測量
肖氏硬度計用於測定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值
布洛維硬度計用於黑色金屬、有色金屬、硬質合金、滲碳層和化學處理層的硬度確定

硬度規定:HS<100、HB<500、HRC<70、HV<1300 、HRA (80~88)、HRB (85~95)、HRC (20~70)
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標準,稱為標尺A、標尺B、標尺C。

洛氏硬度試驗是現今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一,三種標尺的初始壓力均為98.07N(合10kgf),最後根據壓痕深度計算硬度值。標尺A使用的是金剛石壓頭,然後加壓至588.4N(合60kgf);標尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭,然後加壓至980.7N(合100kgf);而標尺C使用與標尺A相同的金剛石為壓頭,但加壓後的力是1471N(合150kgf)。因此標尺B適用相對較軟實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。但各種材料的換算關係並不一致。

常用硬度指標

布氏硬度(HB)
以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載後,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)。

洛氏硬度(HR)
當HB>450或者試樣過小時,不能採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。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:
HRA:是採用60kg載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度,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載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度,用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

維氏硬度(HV)
以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度HV值(kgf/mm2)。
HK=139.54?P/L2。式中:HK-努氏硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑對角線長度,mm。我國和歐洲各國採用維氏硬度,美國則採用努普硬度。兆帕(MPa)是顯微硬度的法定計量單位,而kg/mm2是以前常用的硬度計算單位。它們之間的換算公式為1kg/mm2=9.80665Mpa。

韋氏硬度計(HW)
原理:HW=20-L/0.01,其中L為壓入試樣的深度,適用於鋁合金硬度的現場快速方便的無損檢測和質量控制。
測試迅速,簡便,一卡即可,硬度值可以直接讀出,符合中國有色標準YS/T420和美國標準ASTM B647,是標準YS/T420推薦的兩種儀器之一。

原理

硬度計硬度計原理
硬度計的種類很多,最常用的洛氏、布氏、維氏和顯微硬度測試法。洛氏硬度測量法是最常用的硬度試驗方法之一。它是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預載荷和主載荷)作用下,壓入材料的塑性變形濃度來表示的。通常壓入材料的深度越大,材料越軟;壓入的濃度越小,材料越硬。表示了洛氏硬度的測量原理

布氏硬度測試法二,布氏硬度的測量原理選擇一事實上的載荷P,把直徑為D的淬火鋼球壓入試件表面並保持一定時間,然後卸去載荷,測量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑d,計算出壓痕面積,算出載荷P與壓痕面積的比值,這個比值所表示的硬度就是布氏硬度,用符號HB表示。

硬度計技術參數

初試驗力:10kg

硬度計硬度計
洛氏試驗力 :60kg、100kg、150kg
布氏試驗力 :62.5Kg、125Kg、187.5Kg
加力方式:螺桿加力
壓頭:120°金剛石圓
Ф1.588mm、Ф2.5mm、Ф5mm硬質合金球
測試項目:洛氏硬度HRC、HRB、HRA等15個標尺
布氏硬度HB 30、HB 10、HB 5、HB 2.5四種試驗條件
解析度 :0.5HRC

精度:符合標準GB/T230/231、ISO6506/6508、ASTM E18/E10
使用範圍:全部金屬,包括鋼、鍛鋼、鑄鐵、青銅、黃銅、紫銅、鋁合金、鋁等

使用步驟

根據試件材料選擇合適的壓頭和載荷
硬度計硬度計
加預載。
加主載並保持一定的時間。
卸載。
將試樣取下,用帶刻度的低倍放大鏡測壓痕直徑d。
《壓痕直徑與布氏硬度對照表》得到布氏硬度值。
布氏硬度的表示方法是若用Φ10mm鋼球,在3000kg載荷下保持10s,測得的布氏硬度值表示為字母HB加上所測得的硬度值,例如HB400。在其他試驗條件下,在HB後面要註明鋼球直徑、載荷大小及保載時間,例如:HB2.5/187.5/10=200表示用Φ2.5mm的鋼球在187.5kg載荷下保持10s測得的布氏硬度為200。布氏硬度測試中還應注意以下幾個問題,即試驗壓痕直徑的範圍應為0.25D<0.6D,否則測量結果無效;由於壓痕周圍存在變形硬化現象(可達2~3倍的壓痕直徑),所以要求相鄰兩個硬度點的距離≥4D,軟材料≥6D,試件厚度不小於壓痕深度的10倍,壓痕離試件邊緣的距離應不小於壓痕直徑。布氏硬度的優點是其硬度代表性全面,因壓痕面積較大,能反映較大範圍內金屬各組成相綜合影響的平均性能,而不受個別組成相及微小不均勻度的影響。因此特別適用於測定灰鑄鐵軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料;試驗數據穩定,數據重複性強,此外,布氏硬度值和抗拉強度σb間存在一定換算關係。

維氏硬度的測量原理基本上和布氏硬度相同,所不同的是用金剛石正四稜錐壓頭。正四稜錐兩對面的夾角為136°,底面為正方形,如圖14-6所示。維氏硬度所用的載荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等,負載的選擇主要取決於試件的厚度。顯微硬度的測量原理與維氏硬度一樣,也是用壓痕單位面積上所承受的載荷來表示的。只是試樣需要拋光腐蝕製成金相顯微試樣,以便測量顯微組織中各相的硬度。顯微硬度一般用HM表示。工協作顯微硬度測試用的壓頭有兩種:一種是和維氏硬度壓頭一樣的兩面之間的夾角為136°的金剛石正四稜錐壓頭,顯微硬度計是由顯微鏡和硬度計兩部分組成。顯微鏡用來觀察顯微組織,確定測試部位,測定壓痕對角線的長度;硬度測試裝置則是將一事實上的載荷加在一事實上的壓並沒有上,壓入所確定的測試部位。

儀器選型

型號
開口尺寸(寬×深)
mm×mm
淨重
Kg
總重
Kg
包裝尺寸
mm
PHBR-2 50×50 0.8 2.8 325×240×140
PHBR-4-2 100×50 1.2 3.7 390×280×160
PHBR-8-4 200×100 4.0 10.7 710×470×200
PHBR-8-10 200×250 5.5 14.2 720×650×230
PHBR-20-12 500×300 7.8 21.0 1060×760×240
PHBR-16 直徑200-500 4.8 15.0 680×240×470
PHBR-32 直徑400-850 6.8 17.0 680×240×470
PHBR-64 直徑800-1600 11.5 25.0 1000×460×255

硬度分類

里氏硬度計里氏硬度計
硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。1.布氏硬度(HB)
以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載後,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)。
2.洛氏硬度(HR)
當HB>450或者試樣過小時,不能採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。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:HRA:是採用60kg載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度,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載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度,用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
3維氏硬度(HV)
以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度HV值(kgf/mm2)。HK=139.54?P/L2。式中:HK-努氏硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑對角線長度,mm。中國和歐洲各國採用維氏硬度,美國則採用努普硬度。兆帕(MPa)是顯微硬度的法定計量單位,而kg/mm2是以前常用的硬度計算單位。它們之間的換算公式為1kg/mm2=9.80665Mpa。
4.韋氏硬度計(HW)
原理:HW=20-L/0.01,其中L為壓入試樣的深度,適用於鋁合金硬度的現場快速方便的無損檢測和質量控制。測試迅速,簡便,一卡即可,硬度值可以直接讀出,符合中國有色標準YS/T420和美國標準ASTMB647,是標準YS/T420推薦的兩種儀器之一。

套用領域

硬度計洛氏硬度計
洛氏硬度計用於鑄鐵等工件的洛氏硬度值測量。
維氏硬度計用於較薄工件的維氏硬度值測量。
布氏硬度計用於硬度較高的工件布氏硬度值測量。
里氏硬度計是攜帶型硬度計,用於不宜拆卸或較大產品的硬度值測量。
邵氏硬度計用於橡膠類產品邵氏硬度值測量。
氏硬度計用於鋁合金類產品韋氏硬度值測量。
巴氏硬度計用於玻璃鋼類產品巴氏硬度值測量。
萬能硬度計用於多種硬度標尺下的硬度值測量。
顯微硬度計是維氏硬度計的一種,用於很薄的工件的維氏硬度值測量。
肖氏硬度計用於測定黑色金屬有色金屬的肖氏硬度值。

注意事項

除了各種硬度計使用時特殊注意事項外,還有一些共同的應注意的問題,現列舉如下:

硬度計硬度計
1、硬度計本身會產生兩種誤差:一是其零件的變形、移動造成的誤差;二是硬度參數超出規定標準所造成的誤差。對第二種誤差,在測量前需用標準塊對硬度計進行校準。對洛氏硬度計校正結果,差值在±1之內合格。差值在±2之內的穩定數值,可以給出修正值。差值在±2範圍之外時則必需對硬度計進行校正維修或換其他硬度測試法測定。

洛氏硬度各標度有一事實上的適用範圍,要根據規定正確選用。例如,硬度高於HRB100時,應採用HRC標度進行測試;硬度低於HRC20時套用HRB標度進行測試。因為超出其規定的測試範圍時,硬度計的精確度及靈敏度較差,硬度值不準確,不宜使用。
其他硬度測試法也都規定有相應的校正標準。
校準硬度計用的標準塊不能兩面使用,因標準面與背面硬度不一定一致。一般規定標準塊自標定日起一年內有效。

2、在更換壓頭或砧座時,注意接觸部位要擦乾淨。換好以後,要用一定硬度的鋼樣測試幾次,直到連續兩次所得硬度值相同為止。目的是使壓頭或砧座與試驗機接觸部分壓緊,接觸良好,以免影響試驗結果的準確性。

3、硬度計調整後,開始測量硬度時,第一個測試點不用。因怕試樣與砧座接觸不好,測得的值不準確。特第一點測試完,硬度計處於正常運行機制狀態後再對試樣進行正式測試,記錄測得的硬度值。

4、在試件允許的情況下,一般選不同部位至少測試三個硬度值,取平均值,取平均值作為試件的硬度值。

5、對形狀複雜的試件要採用相應形狀的墊塊,固定後方可測試。對圓試件一般要放在V形槽中測試。

6、載入前要檢查載入手柄是否放在卸載位置,載入時動作要輕穩,不要用力太猛。載入完畢載入手柄應放在卸載位置,以免儀器長期處於負荷狀態,發生塑性變形,影響測量精確度。

物性測試儀器

物性測試儀器主要測量物體各種特性的儀器,物體的粘度、顆粒度,強度、硬度、色度、張力等儀器設備。用途:使用於實驗室及各種試驗場所,對物體或產品耐受性測試、特性測試。

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