硬度计分类及原理,常见硬度测试大盘点

作者: 企业文化  发布:2019-11-04

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硬度计分类及原理硬度计是一种硬度测试仪器。金属硬度测量最早由雷奥姆尔提出硬度定义,表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度分类硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。1.里氏硬度(Dietmar Leeb)里氏硬度是根据##的里氏硬度测试原理利用###的微处理器技术设计而成。2.布氏硬度以一定的载荷把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值,单位为公斤力/mm2 。3.洛氏硬度当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的情况HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料。HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料。HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料。4. 维氏硬度以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用载荷值除以材料压痕凹坑的表面积,即为维氏硬度值。5 努氏硬度适用于高硬度材料的硬度测试(一般HV1000硬度以上的硬度测量)。6.还有肖氏硬度计7.韦氏硬度计适用于铝合金类产品的韦氏硬度值测量。8 石膏硬度计适用于建筑石膏硬度测量,将钢球置于试件上,测量在固定荷载作用下球痕的深度,经计算得出试件的石膏硬度。以上硬度只是常用的几种,另外还有肖氏硬度、邵氏硬度、巴氏硬度、摩氏硬度等。实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。硬度计分类按原理可以分为:里氏硬度计、洛氏硬度计、布氏硬度计、邵氏硬度计、肖氏硬度计、巴氏硬度计、显微硬度计、摩氏硬度计、维氏硬度计等。按测量对象分为:水果硬度计、水泥硬度计等。里氏硬度计里氏硬度计主要功能:可通过按键选择测试材料、硬度制式、测试方向及测试次数;可实现六种硬度(HLD、HRB、HRC、HB、HV、HS)间的转换;可反复显示各次测试结果,并可自动或手动删除误操作测试结果;可随时输出单次测试平均值或整体输出所有存储数据;自动检测电池电压,在测试状态有电量显示图标;里氏硬度计原理:用具有一定质量的冲击体在一定的试验力作用下冲击试样表面,测量冲击体距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB/VA。洛氏硬度计数显洛氏硬度计是机电一体化的硬度测试仪器.数显洛氏硬度计外观新颖,大屏幕显示,菜单式结构,采用微机控制,硬度值以数字直接显示.硬度测试结果可以直接打印输出,升降螺杆与旋轮间自动反馈锁合,外接RS232超级终端设置,可外接打印机,具有良好的可靠性,可操作性和直观性;除试台升降外,完全实现了自动化,消除了操作和读数误差。数显洛氏硬度计还具有洛氏标尺的选择/塑料洛氏标尺的选择/各硬度之间的硬度换算等功能。数显洛氏硬度计适用于黑色金属、有色金属和非金属材料的硬度测定。洛氏硬度计,采取试样品表面粗糙度要求小于或等于0.8μm布氏硬度计自动转塔数显布氏硬度计,采用独特的双核双芯片,改变以往的锤压式加荷方法。采用CPU控制,传感器采集信号,步进电机加荷的闭环控制系统。具备了10级试验力,可分别测试布氏硬度的10种标尺。操作简便。显微硬度计显微硬度计是采用精密机械技术和光电技术的新型显微维氏和努氏硬度测试仪器.它具有良好的可靠性,可操作性和直观性.显微硬度计外观新颖,采用微机控制,通过软件可选择维氏和努氏硬度的测量、能调节测量光源的强弱,并能预置试验力保持时间,采用LCD显示屏,通过操作控制键可选择硬度标尺HV或HK、试验力、保荷时间、光源亮度可以无级调节.用测微目镜测得对角线长度D1和D2值,按键输入后即可在LCD上显示硬度值,操作简便.通过面板输入测量压痕对角线长度、屏幕直接读出硬度值,简便了查表的繁琐.显微硬度计采用独特的压痕测量转换和测微目镜一次测量读数机构.使用方便,测量精度高.显微硬度计还可根据用户特殊要求配制摄影装置,能对所测压痕和材料金相组织进行拍摄.广泛应用于测定微小、薄形试件、表面渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度,是科研机构、工厂及质监部门进行材料研究和检测的理想硬度测试仪器。适用范围:热处理、碳化、淬火硬化层,表面覆层,钢,有色金属和微小及薄形零件等。触摸屏显微硬度计近几年,在硬度检测方面最重要的发展就是采用了触屏技术,而10年之前硬度试验的重点还在改进微处理器的控制上面,这一方面已有了很大改进,触屏技术的出现彻底打破了硬度测试仪器在获取和分析试验结果及相关数据方面的限制。触屏技术发展的价值可以从许多方面来认识。在生产和质量控制过程中联人硬度计。当需要时,硬度计就成为生产周期的相关要素。它可以作为控制工艺傲综合试验、抽样分析和标定数据,也可以在生产线上进行硬度检验。这些性能很有实际意义,许多生产厂商认为:硬度和装配、精加工工序一样是决定零件质量的重要因素。在操作水平上,触屏技术可更简单、更经济地实现检验过程的记录、显示、控制和数据的存储。实际上,盖板就是在两层塑料薄膜之间嵌人一个 8 ×8的矩阵块共6 4个触点 ,手指按在任何一个触点或一群触点上,压力通过传导墨迹作为一种信号传给仪器内置的软件。可重新定义这6 4 个触点,它们可以单个或任意组合操作。在某个允许的极限内,只需单击一下,这6 4个点即可象一个触点一样覆盖整个屏区。钢和铸钢、合金工具钢、不锈钢、灰铸铁、球墨铸铁、铸铝合金、铜锌合金、铜锡合金、纯铜、锻钢、热处理、碳化、淬火硬化层,表面覆层,钢,有色金属和微小及薄形零件、橡胶、塑料、IC薄片、珠宝等硬度计注意事项除了各种硬度计使用时特殊注意事项外,还有一些共同的应注意的问题,现列举如下:1、硬度计本身会产生两种误差:一是其零件的变形、移动造成的误差;二是硬度参数超出规定标准所造成的误差。对第二种误差,在测量前需用标准块对硬度计进行校准。对洛氏硬度计校正结果,差值在±1之内合格。差值在±2之内的稳定数值,可以给出修正值。差值在±2范围之外时则必需对硬度计进行校正维修或换其他硬度测试法测定。洛氏硬度各标度有一事实上的适用范围,要根据规定正确选用。例如,硬度高于HRB100时,应采用HRC标度进行测试;硬度低于HRC20时应用HRB标度进行测试。因为超出其规定的测试范围时,硬度计的精确度及灵敏度较差,硬度值不准确,不宜使用。其他硬度测试法也都规定有相应的校正标准。校准硬度计用的标准块不能两面使用,因标准面与背面硬度不一定一致。2、在更换压头或砧座时,注意接触部位要擦干净。换好后,要用一定硬度的钢样测试几次,直到连续两次所得硬度值相同为止。目的是使压头或砧座与试验机接触部分压紧,接触良好,以免影响试验结果的准确性。3、硬度计调整后,开始测量硬度时,##个测试点不用。因怕试样与砧座接触不好,测得的值不准确。待##点测试完,硬度计处于正常运行机制状态后再对试样进行正式测试,记录测得的硬度值。4、在试件允许的情况下,一般选不同部位至少测试三个硬度值,取平均值,取平均值作为试件的硬度值。5、对形状复杂的试件要采用相应形状的垫块,固定后方可测试。对圆试件一般要放在V形槽中测试。6、加载前要检查加载手柄是否放在卸载位,加载时动作要轻稳,不要用力太猛。加载完毕加载手柄应放在卸载位置,以免仪器长期处于负荷状态,发生塑性变形,影响测量精确度。维氏、洛氏硬度硬度:是材料抵抗局部塑性变形的能力,多用压入法测定。注:各硬度值相互之间不能直接比较,只能通过硬度对照表换算。硬度相关计算布氏硬度1.测试用压头:直径为D的钢球或硬质合金球;2.适用范围:对金属来讲,只适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。3.优点:测量误差小,数据稳定;4.缺点:压痕大,不能用于太薄件或成品件。洛氏硬度1.洛氏硬度的分类及适用范围:根据压头的材料及压头所加的负荷不同,洛氏硬度可分为:HRA、HRB、HRC。HRA 适用于测量硬质合金、表面淬火层或渗碳层;HRB 适用于测量有色金属和退火、正火钢等;HRC 适用于调质钢、淬火钢等。2.洛氏硬度的优点:操作简单、压痕小、适用范围广;3.洛氏硬度的缺点:测量结果分散度大。维氏硬度1.测试用压头:金刚石四方角锥体,所加负荷较小;2.维氏硬度的优点:保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点,既可测量由极软到极硬的材料的硬度,又能相互比较。努氏硬度努氏硬度试验基本原理是将两长棱夹角为172°30'、 短棱夹角为130°的底面为菱形的金刚石四棱锥体压头,在一定的试验力作用下压入试样表面,保持一定的时间后,卸除试验力,测量压痕长对角线的长度,以试验力除以压痕投影面积所得的商表示努氏硬度值。换算公式1.洛式硬度= 勃式硬度/10-3硬度测定范围:HS<100HB<500HRC<70HV<1300硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。实践证明:硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。布氏硬度HB :布式硬度上限值HB650,不能高于此值。布氏硬度计之压头为淬硬钢球HBS或硬质合金球HBW,试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力。布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。布式硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算。洛氏硬度HRA,HRB,HRC:HRB,HRC、.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。洛式硬度值是"无名数",没有单位。因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。维氏硬度HV:橡胶塑料邵氏硬度HA,HD等硬度其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。里氏硬度Hl、肖氏硬度HS则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。1.HRC含意是洛式硬度C标尺,3.HRC适用范围HRC 20--67,相当于HB225--650若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。硬度是衡量金属材料软硬的一个指标,硬度值实际上不是一个单位的物理量,它是表征着材料的弹性、塑性、形变、强化率、强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标,一般可以认为硬度是指金属表面上不大体积内抵抗变形破裂的能力。采用便携式里氏硬度计进行硬度检测的实用价值在于不必破坏工件并可成批检验零件,已成为产品质量检查、制定合理工艺和分析产品质量的重要实验方法之一。根据对里氏硬度计的使用状况与使用方式,里氏硬度计是压入和回跳硬度值组合的一种测试方式,从结构上有它独特而又广泛的实用性,尤其是测试大中型尺寸而且形状复杂的工件及工模具的硬度值与失效分析,具有其他类型硬度计不可替代的优势。硬度计的分类应用1、布氏硬度计:主要是用于测未经淬火的钢材、铸铁、有色金属及质软的轴承合金材料,用HBW表示。2、维氏硬度计:主要是用于测黑色金属、有色金属、硬质合金及表面渗碳、渗氮层的硬度,用HV表示。3、洛氏硬度计:用于各种钢材硬度的测试。这是最重要的、最常用的一类硬度计。有以下洛氏硬度计、电动洛氏硬度计、数显洛氏硬度计、数显表面洛氏硬度、数显洛氏、表面洛氏硬度计。4、布洛维硬度计即可以打布氏、维氏、洛氏三种硬度的硬度计。比较适合于开发、研究用。5、邵氏硬度计邵氏硬度计是用来测量橡胶、泡沫、塑料等物质硬度的仪器,主要有HA和HD两种,前者为较软橡胶类硬度参数,后者为较硬的橡胶或塑料硬度参数。7、铅笔硬度计:这是用于涂层硬度的检测,为将一支铅笔夹在"小车"上,让其在涂层上滑动,根据铅笔的硬度和涂层上的划痕来判断涂层的硬度。8、里氏硬度计:这是一种能将各种硬度值进行换算的较小型的硬度计。主要用于对金属材料的测试,特别是对较大型的工件。

洛氏硬度

用一个金刚石圆锥或经硬化的钢球压头,以10kgf的预载荷和60, 100, 或 150kgf的主试验力压入被测材料表面。

表面洛氏硬度

依据设定的标尺,用一个金刚石圆锥或经硬化的钢球压头压入被测材料表面。表面洛氏测量应用的力值较小,产生的压痕较浅,多用于相对易碎和很薄的材料中。

预载荷为3kgf,主试验力为15, 30, 或45kgf。

维氏硬度

以1-120kgf的试验力,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压头压入被测材料表面。

压痕则应用显微镜或USB摄像头来进行视频观测及测量。

显微维氏硬度

通常以不超过1kgf的试验力,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压头压入被测材料表面。

压痕则应用精密显微镜或高分辨率的USB摄像头来进行视频观测及测量。

600x的放大倍数是最常见的,1000x的放大倍数正愈加被广泛的应用。

努氏硬度

通常以不超过1kgf的试验力,将细长的金刚石椎体压入被测材料表面。

压痕则应用精密显微镜或高分辨率的USB摄像头来进行视频观测及测量。

600x的放大倍数是最常见的。

布氏硬度

以1 - 3000kgf的试验力,将直径分别为1, 2.5, 5或10mm的硬质合金球或碳化钢球压入被测材料表面。

相对大的压痕则应用显微镜或USB摄像头来进行视频观测及测量。

里氏硬度

便携式硬度测试。它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定弹簧弹力的作用下冲击试件表面,这种冲击力使被测材料表面产生了塑性变形,形成了一个压痕,随之冲击体失去了原有的速度。

因此,被测材料越柔软,冲击体在回弹过程中失去的速度就越多。里氏硬度可以应用于多种零件,需要遵守的测试要求也很少。

超声波硬度测试

便携式硬度测试。一个维氏形状的金刚石压头固定在一个震荡棒上,以一定的力值加于被测材料表面,然后根据超音波振动,分析它的阻尼效应,从而测量材料的硬度值。

超声波硬度测试多用于较小,较薄而无法用回弹硬度试验仪所测试的零件。

邵氏硬度

便携式硬度测试。邵氏硬度是用具有一定形状的钢制压针,在试验力作用下垂直压入试样表面﹐当压足表面与试样表面完全贴合时﹐压针尖端面相对压足平面有一定的伸出长度,以该长度值的大小来表示邵氏硬度的大小。

压针与线性测量设备相连,测量的压痕深度值随之通过机械或电子系统转换为邵氏硬度值。压痕越深,材料越软。

IRHD

根据球压头压入被测材料的深度,来测量弹性材料或橡胶抵抗压头压入的性能。在1、2.5或5mm球压头上施加一个初始接触力,将压入深度设置为零。然后增加力值到指定的总负荷,这时测量材料压入的深度值。IRHD值与压头压入的深度有关系。该测量方法通常被应用于测试较小的部件和O型环。

韦氏硬度

便携式硬度测试。

把被测材料放置在工作台和穿透器之间。然后再向把手处施力直到感觉到已经触到了底,这时千分表便有了读数。韦氏硬度有不同种类的压头,针对不同材料有不同的力值设定。

不常用的硬度标尺

以下的硬度测试方式是不常用的或是已经被其他方法所代替的:

HM 马顿斯硬度

H 球压痕硬度

HVT 改进的维氏硬度测试方法,深度测量

HBT 改进的布氏硬度测试方法,深度测量

BARCOL – 压痕硬度

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