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上海研润光机科技有限公司
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上海研润光机科技有限公司成立于2005年,是
一家以研发、生产、非标定制自动化检测设备,
计算机软件开发为主的高新技术企业。主导产品
光学和材料性能仪器,包括硬度计、试验机、显
微镜、金相制样、工业自动化流水线定制、非标
自动化质量控制检验、工业机器人、高精度光学
自准直仪、残余应力测试、复合材料测试等设备。
 
硬度计的分类以及硬度计的使用要求

(1)洛氏硬度计
是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。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,分三种不同的标度来表示: 
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(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载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
(2)布氏硬度计
布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。 
布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷将一定大小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)。测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。
(3)维氏硬度计
维氏硬度试验方法是英国史密斯(R.L.Smith)和塞德兰德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏洛氏硬度试验相比,维氏硬度试验测量范围较宽,从较软材料到超硬材料,几乎涵盖各种材料。
维氏硬度的测定原理基本上和布氏硬度相同,也是根据压痕单位面积上的载荷来计算硬度值。所不同的是维氏硬度试验的压头是金刚石的正四棱锥体。试验时,在一定载荷的作用下,试样表面上压出一个四方锥形的压痕,测量压痕对角线长度,借以计算压痕的表面积,载荷除以表面积的数值就是试样的硬度值,用符号HV表示。
(4)里氏硬度计
里氏硬度是以HL表示,里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马,里伯博士发明的,它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹。由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值。
(5)肖氏硬度计
简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。
应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥,尖端上常镶有金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度(即为碰撞前后的速度比乘以1000)
(6)巴氏硬度计
巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国 Barber-Colman公司提出,是近代国际上广泛采用的一种硬度门类, 一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下,压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa
(7)努氏硬度计
努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度,主要在加工方面使用该数值。一般来说,金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米
(8)韦氏硬度计
一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。
硬度检测种类
1. HRA:(洛氏A)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢及其它软硬材质的硬度测试。
2. HK:(Knoop 努氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
3. HRC:(Rockwell C洛氏)用于量测热处理钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。
4. HRB:(Rockwell B洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
5. HR30T:(Rockwell 30T洛氏) 用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。
6. HB5:(Brinell 布氏5)用于量测铝、软质铝合金、铸铁、铜、黄铜等。
7. HB30:(Brinell 布氏30)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
8. HV:(Vickers维氏)适用于量测各类材料。
9. R:(Tensile module拉伸模数 N/mm2)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。
10. HR15N:(Rockwell 洛氏HR15N)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。

如何选择维氏硬度计的试验力?

在购买了一台维氏硬度计在进行测试时,由于一台维氏硬度计一般都配有多档试验力,常规的如6-8档,除了图纸上指定了试验力如HV1,这个给出了确定的试验力1Kg,但大多数没确定试验力要求的,具体选择哪一档试验力就是个问题了,实际上这里这个问题可以转化成在一档试验力下,所能检测的材料的最薄厚度,材料的厚度低于这个最薄厚度时,在用压头对材料进行打压时,试验力没有的作用的被测材料上,而是有一部分作用在了支撑材料的工作台上,造成测试的硬度值不是材料的真实硬度值;目前近期的国家标准要求的材料的最薄厚度要是测试出的压痕对角线的1.5倍,而以前的标准要求的是测试深度的10倍,由于维氏硬度测试时使用的是136度正四棱锥金刚石压头,测试时压入试样的深度是压痕对角线的1/7,那按10倍的深度算,即10/7×D=1.43D,与新的标准要求的1.5倍,新的标准对材料的最薄厚度有相对高的要求;那么在一档试验力下材料的最薄厚度如何确定呢?其实要与材料本身的硬度有关的,如在1Kg试验力下,材料硬度是500HV,按维氏硬度计算公式HV=0.1891×F/D2(其中试验力F的单位是N,压痕对角线D的单位是mm),把500HV和试验力1公斤=1×9.80665N,带入计算公式500=0.1891×1×9.80665/D2,可以计算得到D=0.061mm,按新的国家标准要求的最薄厚度是压痕对角线的1.5倍算,即最薄厚度为0.061×1.5=0.0915mm,即在0.0915mm以上厚度时,该材料能够承受1Kg试验力,如果材料厚度小于0.0915mm时,就应该选择更小的试验力进行测试了。
若所测材料能够承受一台硬度计的所有试验力,那么从提高测量测精度考虑,应选择较大试验力进行测试,因为试验力大,所测试得到的压痕也大即压痕对角线比较长。在机器的操作过程中,由人眼或现场的其他随机因素对压痕长度测量时引入的误差在一定的范围,当测试长度比较大时,这些误差占的比较相对就小,即由计算公式看压痕对角线D的准确度高,与此同时,国标上要求的试验力误差是正负1%,试验力大也就意味着1%区间的范围的会扩大,硬度计生产厂家在试验力较大时能够更好的控制力值的准确度,因此这些因素会造成机器的整体测量精度比较高,总后在选择试验力时就是一句话,在材料所能承受的试验力中选择大的试验力进行测试。

如何选择一款合适的硬度计

在选择硬度计时,要结合测试试样的大小,试样要好拿到机器的工作台上,可以购买台式机,不好搬动的就选择便携式的,在知道需要测试哪个标尺时,可以直接选择直接测试这个标尺的机器,如HRC,那可以选择洛氏硬度计,在这个基础上如果试样很薄由于HRC测试时试验力是150Kg,容易造成试样打穿无法测出真实的硬度值,这时一般都是会选择维氏硬度计测试完维氏硬度在转化为HRC,洛氏布氏维氏试样的最薄厚度要求在国家标准的附录上都可以查找,如洛氏HRC如下:

洛氏硬度计目前国内使用较多的很少HRC标尺,因此洛氏机器适合测试的材料还是相对比较硬的的材料,像HRB标尺使用区间还是在80-100HRB
对一些轻金属如铜、铝、铅等和铸铁,比较适合的是布氏硬度计,轻金属比较软,布氏硬度测试时压痕比较大,测量比较精确;对一些粗大晶粒的金属如铸铁,布氏硬度测试的压痕大可以避免晶粒粗大的影响,得到精确的测量结果,同时在铸件行业,布氏硬度可以换算得到材料的抗拉强度
维氏硬度几乎涵盖了从很软到很硬的材料,是通用的一种硬度计,也是目前使用最多的硬度计

 

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