硬度計(Durometer)是測量物體硬度的儀器,測量刮板刀片的橡膠或塑料硬度,根據(jù)繁簡程度可分為簡單硬度測量計和復(fù)雜硬度測量計兩種。其原理是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷和主載荷)作用下,壓入材料的塑性變形濃度來表示的根據(jù)所測硬度單位分類有: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、韋氏硬度計等。
硬度計分類:
一、根據(jù)繁簡程度:簡單硬度測量計、復(fù)雜硬度測量計
二、根據(jù)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(jù)使用方式:便攜式硬度計、臺式硬度計
各硬度計用途:
洛氏硬度計用于鑄鐵等工件的洛氏硬度值測量
維氏硬度計用于較薄工件的維氏硬度值測量
布氏硬度計用于硬度較高的工件布氏硬度值測量
里氏硬度計是便攜式硬度計,用于不宜拆卸或較大產(chǎn)品的硬度值測量
邵氏硬度計用于橡膠類產(chǎn)品邵氏硬度值測量
韋氏硬度計用于鋁合金類產(chǎn)品韋氏硬度值測量
巴氏硬度計用于玻璃鋼類產(chǎn)品巴氏硬度值測量
硬度計用于多種硬度標(biāo)尺下的硬度值測量
顯微硬度計是維氏硬度計的一種,用于很薄的工件的維氏硬度值測量
肖氏硬度計用于測定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值
布洛維硬度計用于黑色金屬、有色金屬、硬質(zhì)合金、滲碳層和化學(xué)處理層的硬度確定
硬度規(guī)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(biāo)準(zhǔn),稱為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。
洛氏硬度試驗是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一,三種標(biāo)尺的初始壓力均為98.07N(合10kgf),后根據(jù)壓痕深度計算硬度值。標(biāo)尺A使用的是金剛石壓頭,然后加壓至588.4N(合60kgf);標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭,然后加壓至980.7N(合100kgf);而標(biāo)尺C使用與標(biāo)尺A相同的金剛石為壓頭,但加壓后的力是1471N(合150kgf)。因此標(biāo)尺B適用相對較軟的材料,而標(biāo)尺C適用較硬的材料。
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(yīng)關(guān)系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)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(guān)系并不一致。
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(biāo)之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)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?。ㄖ睆揭话銥?0mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負(fù)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(dāng)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(biāo)度來表示:
HRA:是采用60kg載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度,用于硬度*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載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
3 維氏硬度(HV)
以120kg以內(nèi)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=139.54P/L2。式中:HK-努氏硬度,Mpa;P-荷重,kg;L-凹坑對角線長度,mm。我國和歐洲各國采用維氏硬度,美國則采用努普硬度。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,適用于鋁合金硬度的現(xiàn)場快速方便的無損檢測和質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)YS/T420和美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM B647,是標(biāo)準(zhǔn)YS/T420推薦的兩種儀器之一。
硬度計的種類很多,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(yù)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并保持一定時間,然后卸去載荷,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
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(yīng)注意的問題,現(xiàn)列舉如下:
1、硬度計本身會產(chǎn)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(shù)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)所造成的誤差。對第二種誤差,在測量前需用標(biāo)準(zhǔn)塊對硬度計進(jìn)行校準(zhǔn)。對洛氏硬度計校正結(jié)果,差值在±1之內(nèi)合格。差值在±2之內(nèi)的穩(wěn)定數(shù)值,可以給出修正值。差值在±2范圍之外時則必需對硬度計進(jìn)行校正維修或換其他硬度測試法測定。
洛氏硬度各標(biāo)度有一事實上的適用范圍,要根據(jù)規(guī)定正確選用。例如,硬度高于HRB100時,應(yīng)采用HRC標(biāo)度進(jìn)行測試;硬度低于HRC20時應(yīng)用HRB標(biāo)度進(jìn)行測試。因為超出其規(guī)定的測試范圍時,硬度計的度及靈敏度較差,硬度值不準(zhǔn)確,不宜使用。其他硬度測試法也都規(guī)定有相應(yīng)的校正標(biāo)準(zhǔn)。校準(zhǔn)硬度計用的標(biāo)準(zhǔn)塊不能兩面使用,因標(biāo)準(zhǔn)面與背面硬度不一定一致。一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)塊自標(biāo)定日起一年內(nèi)有效。
2、在更換壓頭或砧座時,注意接觸部位要擦干凈。換好后,要用一定硬度的鋼樣測試幾次,直到連續(xù)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(jié)果的準(zhǔn)確性。
3、硬度計調(diào)整后,開始測量硬度時,*個測試點不用。因怕試樣與砧座接觸不好,測得的值不準(zhǔn)確。特*點測試完,硬度計處于正常運行機制狀態(tài)后再對試樣進(jìn)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、對形狀復(fù)雜的試件要采用相應(yīng)形狀的墊塊,固定后方可測試。對圓試件一般要放在V形槽中測試。
6、加載前要檢查加載手柄是否放在卸載位,加載時動作要輕穩(wěn),不要用力太猛。加載完畢加載手柄應(yīng)放在卸載位置,以免儀器長期處于負(fù)荷狀態(tài),發(fā)生塑性變形,影響測量度。
維氏、洛氏硬度
硬度:是材料抵抗局部塑性變形的能力,現(xiàn)在多用壓入法測定。
注:各硬度值相互之間不能直接比較,只能通過硬度對照表換算。