1. 划痕硬度计
1、压入法,主要有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
2、回跳式,主要有肖氏硬度、理氏硬度。
3、刻划法,如莫氏硬度。
上述硬度测试方法的适用范围大致为:
1、布氏硬度通常用于测定铸铁、非铁金属、低合金结构钢及结构钢调质件等。
2、洛氏硬度理论上可用于各种材料硬度的测试,但因用不同的硬度等级测得的硬度值无法比较,故常用于淬火钢的硬度测试。
3、维氏硬度常用于表面淬火时石硬化层深度和化学热处理(如渗氮)件表面硬度测试。4、肖氏硬度和理氏硬度常用于测试经精加工零件的表面硬度,如机床淬火导轨等。
5、莫氏硬度是一种划痕硬度,主要用于无机非金属材料,特别是矿物的硬度测试。
2. 压痕法测硬度
金属洛氏法:
1、洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行,因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在10~35℃的室温进行。
2、试样应平稳地放置在刚性支承物上,并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触,在无冲击和振动的情况下施加试验力,初试验力保持不应超过3秒。
3、将测在不小于1s且不大于8s的时间内,从初试验力增加到总试验力,并保持4s±2s,然后卸除主试验力,保持初试验力,经过短暂稳定后,进行读数。为了读数准确,在试验过程中,硬度计应避免受到任何冲击和震动。
4、在多处取值时,两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍,但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍, 但不得小于1mm。
金属布氏法:
1、一般试验在10~35℃的室温进行即可,如果有对温度要求严格的试验(视乎材料对温度的敏感性),试验温度应为23℃±5℃。
2、试验力的选择应保证压痕直径在0.24D~0.6D之间。试验力-压头球直径的平方的比率鞋(1.02F/D2比值)应根据材料和硬度值选择。
3、为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验,应尽可能选取大直径的压头;当试样尺寸允许时,应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。
4、使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。
5、试验力保持时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,但误差应在±2秒。
6、任一压痕中心距试样边缘距离,至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。应在两相互垂直方向测量压痕直径,用两个读数的平均值计算布氏硬度。
金属维氏法:
1、试验一般在10~35℃的室温进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。
2、试验力保持时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,直至试样不再发生塑性变形,但误差应在±2秒。应测量压痕两条对角线长度,用其算术平均值或通过查表得到硬度值。放大系统应能将对角线放大到视场的25%~75%。
显微维氏法:
1、试验一般在10~35℃的室温进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触,垂直于试验面施加试验力,加力过程中不应有冲击和震动,直至将试验力施加至规定值。
2、保持试验力的时间为10~15秒。对特殊材料,试验力保持时间可以延长,但误差应在±2秒。
3. 划痕硬度和压痕硬度
玻璃一般用莫氏硬度测量,应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕。而布氏硬度和洛氏硬度, 应用压痕法计算物体硬度,不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的式样或工件。故洛氏硬度(HRC)无法适用于玻璃或宝石等矿物。
4. 压痕硬度仪
布氏硬度计的应用比较广泛,它能对金属原材料、正火、调质和淬火件进行硬度测试。由于布氏硬度计的试验力和钢球压头都较大,压痕也大,故特别设合铸件、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料的硬度测定,它能测出较大范围内金属各组成部分的综合性能,而不受个别组织的影响,是硬度试验中很的一种试验法。读数显维镜的使用方法:
1、将读数显微镜置于硬度块或试件上,在长镜筒的缺口处用自然光或灯光照明。在视场中同时看清分划板上的字和刻线及试件上的压痕,如感觉压痕不清晰,可转动目镜调节套调至压痕轮廓清晰即可。硬度块或试件上的压痕同时清晰,这在出厂时已调整好。
2、进行测量时,先转动读数鼓轮,在读数鼓轮的圆周上刻有从0-90的数字和100格线条,每一小格为0.005mm,转动鼓轮一圈为0.5mm。
3、鼓轮刻线。目镜内有二块分划板,在固定分划板上刻有从0-8的数字,每一个数字间隔为1mm,在移动分划板上刻有用于测量的黑色刻线。当鼓轮开始转动后,刻有黑线的分划板开始移动,这时既可对压痕进行测量。
4、测量时先将刻线的内侧与压痕直径一边相切,记录测得的数据,然后再转动鼓轮,移动刻线到压痕直径的另一边,同样,用刻线的内侧与压痕直径相切,再记录测得的数据,把二个数据相减即为压痕直径的长度。用同样的方法转动900测量另一个方向压痕的直径,两个直径的算术平均值查表可得其硬度值。
5. 划痕硬度计算公式
硬度有三种,分为:划痕硬度,压入硬度,回跳硬度。
①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度,方法是选一根一端硬一端软的棒,将被测材料沿棒划过,根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说,硬物体划出的划痕长,软物体划出的划痕短。
②压入硬度。主要用于金属材料,方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料,以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同,压入硬度有多种,主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。
③回跳硬度。主要用于金属材料,方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样,并以试样在冲击过程中储存(继而释放)应变能的多少(通过小锤的回跳高度测定)确定材料的硬度。
6. 铅笔划痕硬度计
Carestream的硬度测试方法
Carestream使用配有两个轮子的金属块,每侧一个,进行硬度测试。金属块的中间有一个倾斜45°角的圆柱形孔,可容纳三菱铅笔。仔细注意所用铅笔的磨损和使用年限,以及铅笔如何磨尖。在每次测试之前,我们使用机械磨刀器从每支铅笔上取下约5毫米至6毫米的木材。通过将铅笔保持在垂直位置并在保持90°角度的同时在砂纸上来回移动铅笔来使引线的尖端平方。继续该过程,直到获得平坦,光滑,圆形的横截面。铅笔尖必须没有边缘的碎屑或刻痕。
在金属块装置的顶部安装一个水平仪,以确保测试装置是水平的。该位置允许铅笔的尖端始终在涂层表面上施加(750±10g)的载荷。
然后,我们对每个待测试的薄膜基材进行代表性样品。根据ISO标准,样品板没有变形。还定位基底样品,使得在整个硬度测试中面板保持水平。
试验在(23±2℃)的温度和(50±5%)的相对湿度下进行。将铅笔插入测试仪器并夹紧,使铅笔尖靠在胶片表面上。然后将测试板以0.5mm / s至1mm / s的速度从操作者处推开7mm的距离。我们在每个测试面板上应用五个划痕,并且可以在涂覆的网上对多个面板进行采样。然后用肉眼检查涂层是否有缺陷。
7. 划痕 硬度
漆面涂膜的硬度测定方法很多,目前常用的有4种方法,即摆杆阻尼硬度法、铅笔硬度法、划痕硬度法和压痕硬度法。采用国家标准《GB1730—88漆膜硬度的测定摆杆阻尼试验》和《GB6739—86涂膜硬度铅笔测定法》。
油漆产品常用测试方法是:铅笔硬度测试。
判定标准:漆膜干燥后,以垂直压力1千克的力量,45度斜角在漆膜画出3CM长度,5次,漆膜没划痕,该铅笔级别硬度即为漆膜硬度。
铅笔硬度级别分为6B.5B.4B.3B.2B.B.HB.F.H.2H.3H.4H.5H.6H.7H.8H.9H,比如使用H铅笔表面无刮痕,使用2H铅笔有刮痕,则涂料硬度为H。
2H的意思:使用2H铅笔表面无刮痕,使用3H铅笔有刮痕,则涂料硬度为2H。
8. 衡量表面划痕硬度的方法
在现有的加硬亚克力PC加工制作流程中,在加工完毕以后,需要对加硬亚克力PC进行硬度测试,检测加硬亚克力PC抗划痕的性能是否符合使用的要求。
在现有的抗划痕(硬度)测试中,需要将加硬亚克力PC固定在水平面桌面上,然后用人手推动夹持有削好的铅笔夹持装置,在加硬亚克力PC上来回划动,最后检查加硬亚克力PC表面是否具有明显划痕,从而判断加硬亚克力PC的抗划痕能力是否符合标准。
现有的这种硬度检测方法采用人工方法进行,在加硬亚克力PC表面上划动的力度、方向、距离等均很难实现标准化控制,重复性不好。
整个工作过程需要的人力成本也较高,测试人员较容易疲劳。
另外,在更换不同硬度的铅笔进行测试时,更换过程也比较麻烦,整体测试工作效率较低