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比较硬度测试:维氏,洛氏,布氏,莫氏,肖氏和努氏

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-07-06
内容摘要:硬度描述了材料对永久压痕或划痕的抵抗力。硬度不是材料特性,而是根据经验测试赋予材料的值。可以进行六项主要硬度测试:维氏,洛氏,布氏,莫氏,肖氏和努氏。使用哪种材料取决于要测试的材料类型和可用的设备。大多数硬度测试都涉及使用在一定时间内压入材料,施加预定力或载荷的机械。本文将独立研究每种类型的硬度测试...

硬度描述了材料对永久压痕或划痕的抵抗力。硬度不是材料特性,而是根据经验测试赋予材料的值。

可以进行六项主要硬度测试:维氏,洛氏,布氏,莫氏,肖氏和努氏。使用哪种材料取决于要测试的材料类型和可用的设备。大多数硬度测试都涉及使用在一定时间内压入材料,施加预定力或载荷的机械。

本文将独立研究每种类型的硬度测试,比较测试方法,应用和获得的结果类型。

莫氏硬度测试

莫氏硬度测试是定义和比较矿物材料硬度的最早尝试之一。莫氏标度由1到10的值组成,该值与测试材料承受逐渐变硬的矿物的划痕能力有关。它通常用于地质目的。

矿物硬度的莫氏标度如下:

  • 滑石

  • 石膏粉

  • 方解石

  • 萤石

  • 磷灰石

  • 长石

  • 石英

  • 黄玉

  • 刚玉

  • 钻石


测试方法本身是非常基础的,涉及用类似于上面标尺中指定的另一种材料刮擦测试材料的表面。很少使用实际的矿物,尤其是钻石,因为采购成本高。

例如,指甲通常用于代表硬度等级2.5,钢锉代表6.5。测试过程包括从秤的软端开始直到样品中的一种矿物/材料留下永久的凹痕。

由于所施加的力不是恒定的并且结果是主观的,所以莫氏硬度测试的结果不是很准确。

肖氏硬度测试

肖氏测试包括使用弹簧压痕机来测量材料的硬度。肖氏硬度测试通常用于鉴定和比较聚合物(例如塑料或橡胶)的硬度。

使用了两种邵氏秤-A和D。它们都为针状压头使用了不同的直径,并适用于不同类型的材料。

所使用的压痕仪称为“硬度计”,其中包括施加了确定的恒定载荷的校准弹簧。


材料类型

压头尖端直径(mm)

外加负荷

邵氏A

柔软的聚合物和弹性体,例如橡胶

0.79

822克(1.812磅)

邵氏D

硬质聚合物,例如热塑性塑料

0.1

4536克(10磅)

 

结果在0的最小肖氏硬度和100的最大肖氏硬度之间变化,这与零渗透有关。

布氏硬度测试

布氏硬度测试是第一个被广泛使用的标准化测试,特别是在金属上。它在ASTM E10中定义测试过程包括在设定的时间内以恒定的作用力将硬质合金球压头压入测试材料的表面。

最常用的力范围为500 kgf(通常用于有色金属)至3000 kgf(通常用于钢)。

测试过程的结果是一个圆形凹痕,可以测量该凹痕并将其与施加的载荷一起用于计算硬度值。布氏测试的缺点是,与其他方法相比,它速度慢且具有破坏性,在测试样品中会留下较大的压痕。

Matmatch-布氏硬度测试

洛氏硬度测试

洛氏测试可能是当今最常用的硬度测试,主要是因为它是最快,最准确的测试形式。它由标准ASTM E18定义

洛氏硬度测试分为三个阶段。金刚石或球形压头在短时间内施加了预紧力。然后去除初步载荷并测量压痕。随后增加并施加了负载,称为主负载。然后释放主要负载,并在短时间内重新施加初步负载。压头被移除并且最终压痕被测量。材料的洛氏硬度值是根据最终压痕深度和初步压痕深度测量值之差计算得出的。

取决于测试材料的类型,施加的力在15 kgf和3000 kgf之间。

Matmatch-Rockwell-and-Rockwell--Hardness-Test.png

维氏硬度测试

维氏硬度测试称为“显微硬度”测试,这意味着它通常用于较小或较薄的材料部分。材料的微压痕测试由ASTM E384定义

测试过程包括使用金刚石压头对材料表面施加轻微的力,并通过光学方法测量深度。由于压痕小,材料的表面必须光滑且高度抛光。

典型的载荷值范围为10 g至1 kgf,尽管很少使用“宏”载荷,最大载荷可达30 kgf。

Matmatch-Vickers-Hardness-Test.png

努氏硬度测试

类似于维氏测试,努氏硬度测试适用于小且薄的部件,负载为1 kgf或更小。

该过程与布氏硬度测试相同,但使用菱形压头和显微镜测量系统。

Matmatch-努氏硬度测试.png


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