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硬度测试的历史

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-05-18
内容摘要:硬度测试的历史硬度测试已经对大多数材料(尤其是金属)以一种或另一种形式进行了250多年的历史,并且提供了有关材料性能的重要信息。此特征值的重要性不可高估。硬度测试过程中获得的信息可以补充拉伸或压力测试等其他测试方法的特征值,通常与这些方法结合使用。要衡量材料和硬度测试的重要性,只需考虑获得的数据的作用...

硬度测试的历史

硬度测试已经对大多数材料(尤其是金属)以一种或另一种形式进行了250多年的历史,并且提供了有关材料性能的重要信息。此特征值的重要性不可高估。硬度测试过程中获得的信息可以补充拉伸或压力测试等其他测试方法的特征值,通常与这些方法结合使用。要衡量材料和硬度测试的重要性,只需考虑获得的数据的作用及其对机械结构,航空,汽车工程和质量保证,故障分析以及许多其他行业和技术领域的重要性。这些材料特性的确定使您能够深入了解从原材料,加工样品到最终部件的大量测试样品的耐久性,强度,柔韧性和性能。多年来,已开发出各种确定材料硬度的方法,并以不同程度的成功使用。在从最初的划痕测试到具有成像方法的现代自动硬度测试的发展过程中,硬度测试已成为一种高效,精确且有价值的材料测试方法。多年来,已开发出各种确定材料硬度的方法,并以不同程度的成功使用。在从最初的划痕测试到具有成像方法的现代自动硬度测试的发展过程中,硬度测试已成为一种高效,精确且有价值的材料测试方法。多年来,已开发出各种确定材料硬度的方法,并以不同程度的成功使用。在从最初的划痕测试到具有成像方法的现代自动硬度测试的发展过程中,硬度测试已成为一种高效,精确且有价值的材料测试方法。

随着现代电子技术,计算机技术,硬件和编程选项的并行发展,测试方法和设备随着时间的流逝而发生了显着变化,尤其是近年来。但是,另一方面,较早的简单硬度测试方法(例如简单的划痕测试)已足够满足当时的需求。用硬度测试棒进行硬度测试的最早形式之一可以追溯到1722年。这些测试基于一根测试棒,其硬度从一端到另一端都上升。被测材料可能划伤棒的区域是决定样品硬度的因素。结果,在1822年,引入了硬度测试形式,在材料表面用钻石刮擦并测量所得线条的宽度的测试,后来称为莫氏硬度标尺,至今仍在某些地区使用。莫氏硬度标度包含10种矿物质,从最硬的(金刚石)到最软的(滑石)有序。每种矿物都可以划伤规模层次结构中位于其下方的那些矿物。Mohs刻度不是线性的,9和10之间的硬度差远大于1和2之间的硬度差。举一个Mohs刻度的数量级示例:刻度中包括硬化工具钢7或8。在接下来的75年中,这些刮擦测试得到了改进,包括通过开发集成显微镜的设备,样品台和菱形可以增加高达3 g的测试负载。要测试的材料在各种力下进行测试,并与具有已知值的标准刮擦图进行比较。在该系统的更复杂的变体中,使用了菱形,该菱形安装在锥形弹簧的末端。另一端连接到3克重的平衡木上。用手轮和蜗轮系统手动移动待测试的材料,样品台和材料的固定装置固定在该系统上。然后将材料在恒定压力下移动,并在带有十字准线目镜的显微镜下测量材料中的“切口”。

然后进行渗透硬度测试,甚至更晚。最早的一种形式是在1859年左右开发的,它基于在材料中产生3.5毫米深的压痕所需的力。用游标尺读取深度,将达到3.5 mm的穿透深度所需的总力称为硬度。压头由一个钝锥组成,该锥从顶部的5毫米逐渐变细到尖端的1.25毫米。这种方法对软质材料比较有效。在另一种较早的渗透测试形式中,将相同测试材料的矩形几何形状彼此压在一起,然后测量所得压痕的宽度。在20世纪初期,这种技术发展出了多种格式,

布氏硬度测试

JA Brinell于1900年提出了第一个被广泛接受的标准化渗透硬度测试。布氏对材料技术的兴趣源于他与几家瑞典钢铁生产商的合作,以及渴望有一个统一且耗时最少的过程来确定材料的硬度。在今天仍然广泛使用的布氏硬度测试中,将直径为1至10毫米的钢球或今天的碳化钨球以高达3000公斤的高压力压入金属表面。施加力后,用弱显微镜测量所得压痕的直径。确定在90°角处压痕直径的两次测量的平均值,并将其数学转换为硬度值。布氏硬度测试从根本上开始了压痕硬度测试的常规使用,并为进一步进行与某些材料类型相关的硬度测试开辟了道路。

硬度计的硬度计

在布氏开发其方法的大约同一时间,巩膜硬度计是最早的“无损伤”硬度计之一。纽约肖氏仪器制造公司的创始人阿尔伯特·F·肖尔(Albert F. Shore)如今将其名称简称为硬度计硬度测试,他开发了巩膜镜作为另一种硬度测试方法。巩膜镜上装有一个带钻石尖头的“防落螺栓”,该防落螺栓安装在玻璃管的前侧,并从10英寸的落下撞击样品。落锤的返回高度以“肖尔”为单位进行测量,每个单位又被分为100份,并与硬化高碳钢的预期返回高度进行了比较。测得的硬度值在技术上是材料弹性的量度。巩膜镜的一个重要优点是它是“无损的”。与当时使用的其他硬度测试方法相比,巩膜镜仅在要测试的材料上留下一点痕迹,因此可以在测试后再次使用它。

随着20世纪的发展,由于两次世界大战迅速推动了工业的发展,制造要求也随之增加,并且在全球工业化的过程中,开发了更加准确和有效的测试方法和新技术。为了应对对制造,结构故障的高要求,以及为发展中的全球基础设施提供具有足够强度的材料的需求,需要精确而有效的测试形式。

维氏硬度测试

维氏耐力测试是1924年由英国大型技术集团维克斯有限公司的两名工程师Smith和Sandland开发的,是布氏测试的替代方法。该程序源于需要手头的测试程序,该程序也可以用于除布氏测试已证明有效的材料之外的其他材料。像布氏测试一样,维氏硬度测试也采用了材料受控压痕的相同原理,但是在该测试中,使用了金字塔形的金刚石代替布氏压头。这导致了更加均匀和通用的耐力测试。1939年,Fredrick Knoop在美国国家标准局推出了维克斯考试的替代方法。努氏测试使用了更扁平,更长的菱形棱锥形状,并且该测试被设计为比维氏硬度测试更低的测试负载,后者允许对脆性或薄材料进行更精确的测试。如今,维氏和努氏这两种方法仍广泛用于硬度测试。

洛氏硬度测试

洛克威尔渗透测试的想法最早是由维也纳教授保罗·路德维克(Paul Ludwik)于1908年提出的,但是这个过程直到1914年才在商业上变得很重要,当时在康涅狄格州布里斯托尔的一家工厂工作的斯坦利(Stanley)和休·洛克威尔(Hugh Rockwell)兄弟提出了这个想法。扩展了锥形金刚石单向渗透测试的使用范围,并申请了洛氏硬度计的专利。该测试仪的本质在于它提供了一种快速的方法来确定热处理对钢轴承套圈的影响。罗克韦尔工艺的一大优点是它只需要很小的压印面积。此外,该方法更加用户友好,因为它可以直接进行测量,无需计算或二次测量。该专利于1919年2月11日授予;1924年,改进版获得了专利。同时,斯坦利·罗克韦尔(Stanley Rockwell)与位于康涅狄格州哈特福德的设备制造商查尔斯·威尔逊(Charles H. Wilson)合作,开始商业生产罗克韦尔测试设备。然后,这产生了威尔逊机械仪器公司,该公司被称为洛氏测试设备的领先制造商。在20世纪后期进行了几次所有权变更后,Wilson于1993年被全球材料测试领域的领导者Instron接管,现在是伊利诺伊州工具厂Instron的一部分。凭借Instron和Wilson的专业知识,结合后来的硬度测试专家Wolpert和Reicherter的接管,以Wilson Wilson硬度的名称开发和制造了世界领先的硬度测试系统。洛氏测试仍然是最有效和广泛使用的耐久测试之一。

硬度测试-今 天 和 将 来

近年来,硬度测试仪在测量技术,计算机硬件,电子设备,成像算法和软件功能方面的重大进步为极其精确和可靠的测试打开了大门,从而可以比以往更快且通常自动地获得结果。实践证明,这些组件在将效率,速度和精度提高到前所未有的水平方面极为有用。近年来-这种趋势无疑将在未来继续-传统的手动测试方法已在测试过程的所有步骤中越来越多地被自动化取代。材料制备,样品处理和夹持的新技术 移动样品台,解释和分析结果的新可能性,甚至新的协议创建形式都已进入硬度测试技术。越来越多的自动化技术被集成到硬度测试仪中,例如用于移动样品台或对努氏,维氏和布氏压痕进行图像分析。如今,自动化的硬度测试系统通常包括一个完全可控的测试设备,该设备具有一个自动刀架,并且可以从头部/压头或借助主轴系统在Z轴上移动,主轴系统既可以引入压痕,也可以自动聚焦样品。还有一台配有特殊硬度测试软件的标准计算机,一个电动样品台,可以在X / Y方向上自动移动,以及USB摄像机-这将创建一个功能强大的全自动硬度测试系统。这样的系统独立地创建,测量和分析几乎不受限制的印象数。这些较新的技术使大部分硬件变得多余,这在过去使操作过程更加困难并占用了工作表面的空间。

硬度测试在材料测试,质量控制和零件验收中起着核心作用。所获得的数据是检查热处理,结构完整性和组件质量以及确保材料具有预期用途所需的特性所必需的。多年来,通过改进传统测试设备,硬度测试已变得越来越富有成效和有效,并且出现了比以往更有效的执行和解释硬度测试的高度现代的方法。测试设备的功能得到了扩展,越来越多的您可以简单地将工作留给测试设备



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