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了解硬度计
[ 2012/10/12 16:05:40 ] [转载请注明来源:就是要仪器网]

硬度计(Durometer)是测量物体硬度的仪器,测量刮板刀片的橡胶或塑料硬度,根据繁简程度可分为简单硬度测量计和复杂硬度测量计两种。其原理是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的根据所测硬度单位分类有:洛氏硬度计、维氏硬度计、显微硬度计、布氏硬度计、邵氏硬度计、巴氏硬度计、里氏硬度计、韦氏硬度计等。

硬度计分类
一、根据繁简程度:简单硬度测量计、复杂硬度测量计

二、根据所测硬度单位:洛氏硬度计维氏硬度计、显微硬度计、布氏硬度计邵氏硬度计巴氏硬度计、里氏硬度计韦氏硬度计肖氏硬度计、布洛维硬度

三、根据使用方式:便携式硬度计、台式硬度计

各硬度计用途:
洛氏硬度计用于铸铁等工件的洛氏硬度值测量
维氏硬度计用于较薄工件的维氏硬度值测量
布氏硬度计用于硬度较高的工件布氏硬度值测量
里氏硬度计是便携式硬度计,用于不宜拆卸或较大产品的硬度值测量
邵氏硬度计用于橡胶类产品邵氏硬度值测量
韦氏硬度计用于铝合金类产品韦氏硬度值测量
巴氏硬度计用于玻璃钢类产品巴氏硬度值测量
万能硬度计用于多种硬度标尺下的硬度值测量
显微硬度计是维氏硬度计的一种,用于很薄的工件的维氏硬度值测量
肖氏硬度计用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值
布洛维硬度计用于黑色金属、有色金属、硬质合金、渗碳层和化学处理层的硬度确定
硬度规定:HS<100HB<500HRC<70HV<1300 HRA (80~88)HRB (85~95)HRC (20~70)
洛氏硬度中HRAHRBHRC等中的ABC为三种不同的标准,称为标尺A、标尺B、标尺C

     洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一,三种标尺的初始压力均为98.07N(10kgf),最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是金刚石压头,然后加压至588.4N(60kgf);标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7N(100kgf);而标尺C使用与标尺A相同的金刚石为压头,但加压后的力是1471N(150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料,而标尺C适用较硬的材料。    

      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。但各种材料的换算关系并不一致。

硬度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。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

1.布氏硬度(HB)
以一定的载荷(一般3000kg)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(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)

2.洛氏硬度(HR)
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1.593.18mm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,分三种不同的标度来表示:
HRA:是采用60kg载荷和金刚石压头押入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)
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(如退火钢、铸铁等)
HRC:是采用150kg载荷和金刚石压头押入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)

维氏硬度(HV)
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,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度HV(kgf/mm2)
HK=139.54?P/L2。式中:HK-努氏硬度,MpaP-荷重,kgL-凹坑对角线长度,mm。我国和欧洲各国采用维氏硬度,美国则采用努普硬度。兆帕(MPa)是显微硬度的法定计量单位,而kg/mm2是以前常用的硬度计算单位。它们之间的换算公式为1kg/mm2=9.80665Mpa

4.韦氏硬度计HW
原理:HW=20-L/0.01,其中L为压入试样的深度,适用于铝合金硬度的现场快速方便的无损检测和质量控制。
测试迅速,简便,一卡即可,硬度值可以直接读出,符合中国有色标准YS/T420和美国标准ASTM B647,是标准YS/T420推荐的两种仪器之一。

硬度计的种类很多,最常用的洛氏、布氏、维氏和显微硬度测试法。洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大,材料越软;压入的浓度越小,材料越硬。表示了洛氏硬度的测量原理 

布氏硬度测试法二,布氏硬度的测量原理选择一事实上的载荷P,把直径D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间,然后卸去载荷,测量钢球在试样表面压出的压痕直径d,计算出压痕面积,算出载荷P与压痕面积的比值,这个比值所表示的硬度就是布氏硬度

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。一般规定标准块自标定日起一年内有效。

  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,第一个测试点不用。因怕试样与砧座接触不好,测得的值不准确。特第一点测试完,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,现在多用压入法测定。

  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。

  一 、布氏硬度HB

  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。

  5、布氏硬度计HBE-3000外形设计上美观大方,有使用简单方便,免计算查表等特点方便了广大用户的使用。布氏硬度试验是所有硬度试验中压痕最大的一种试验法,它能反映出材料的综合性能,不受试样组织显微偏析及成分不均匀的影响,所以它是一种精度较高的硬度试验法。

  布氏硬度计HBE-3000技术参数:

  总试验力(N):612.5,980,1225

  布氏硬度试验(N):1837.5,2450,4900,7350,9800,14700,29400

  硬度测量范围:8-650HBW(硬质合金钢球)

  显微镜放大倍率:20X

  试件允许最大高度(mm):220

  压头中心到机身距离(mm):135

  布氏硬度计电源电压:AC220V/50HZ

  二、洛氏硬度(HR

  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:HRAHRBHRCHRA 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。

  4、洛氏硬度计RD-150A1是一款手动加卸试验力的洛氏硬度计,适用黑色金属、有色金属的洛氏硬度测定。广泛适用于工厂车间和计量部门。

  洛氏硬度计RD-150A1技术参数:

  初试验力(N):98

  总试验力(N):588,980,1471

  硬度示值读数方式:表式

  试件允许最大高度(mm):170

  压头中心到机身距离(mm):140

  硬度测试范围:

  (20-88HRA

  (20-100HRB

  (20-70HRC

  三、维氏硬度HV

  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。

  3.维氏硬度计HVC-5A1是手动型维氏硬度计,而HVC-5D1型是自动转塔硬度计。本机采用高倍率光学测量系统,目镜鼓轮一次读数。可测定钢、有色金属、IC薄片、薄塑料、金属薄片、涂层、表面覆层、层压金属、热处理碳化层和淬火硬化层的深度与硬度梯度。

  维氏硬度计HVC-5A1内置硬度计算器,可通过输入压痕对角线长度,直接在LCD屏幕上显示硬度值。

  维氏硬度计HVC-5A1技术参数:

  显微硬度标尺:HV0.2,HV0.5,HV1.0,HV2.0,HV3.0,HV5.0

  显示:保持时间,硬度值,试验力

  试验力(kgf:0.2 - 0.5 - 1.0 - 2.0 - 3.0 - 5.0

  加载控制:自动(加载/保持/卸载)

  试验力保持时间(s:199

  试验力选择:外置式选力旋钮,试验力显示在LCD屏上

  物镜:10×20×

  目镜放大倍数:10×

  总放大倍数(μm:100×, 200×

  测量范围(μm:400

  分辨率(μm:0.5

  测量范围:5-3000HV

  XY试台尺寸(mm:100×100

  行程范围(mm:25×25

  最小读数(mm:0.01

  试件最大高度(mm):85

  试件最大宽度(mm:120(从压头中心线至机壁距离)

  输出:内置式微打(选配)、RS232串行接口

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