测试方法

描述硬度和压痕大小关系有四种主要的标准测试方法,它们是布氏、维氏、努氏和洛氏。基于实际和检校的原因,每一种测试方法都有一系列的标尺,每个标尺都由载荷和压头形状来共同决定。选择一种测试方法,了解详情。

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维氏硬度测试

维氏硬度测试在1924年由Smith和Sandland在Vickers有限公司共同开发,该测试方法可以作为除布氏硬度测试外的另一个测试材料硬度的方法。维氏硬度测试较其他的硬度测试更为简易,它所要求的计算不受压头大小的限制,压头可以不考虑硬度值而应用于所有的测试材料。

对于所有硬度测试的方法,其基本原则是为了观察未知材料抵抗塑性形变的能力。维氏测试适用于所有的金属材料,在硬度测试中有着最广泛的应用。在硬度测试中硬度值的单位是维氏硬度(HV)或金刚石棱锥硬度 (DPH)。
压头应具有特定几何形状,使得压出的压痕不论尺寸大小都与其保持几何相似;且该压痕有便于测量的界限清楚的边界点;另外,压头必须有很高的强度以抵抗自身形变。正四棱锥形的金刚石压头可以满足以上这些 要求。
维氏硬度值用xxxHVyy来表示, 例如 440HV30, 如果保荷时间在10s到15s范围之外,则用xxxHVyy/zz表示,例如440HV30/20, 其各部分含义如下:

440是硬度值
HV 表示硬度标尺(维氏)
30表示试验力值为30Kgf
20表示保荷时间

维氏硬度值一般独立于试验力值:对同一材料,从500gf到50kgf试验力的维氏硬度值有可能是一样的。维氏硬度测试对材料分析,生产工艺的质量控制和研发成果有着极其重要的作用。硬度实质上是一个经验值,对于很多材料可与拉伸强度和相关,也是耐磨性和延展性的显现。在进行硬度测试时,为避免不同试验硬化区之间的相互影响,相邻压痕之间的距离要大于3倍的压痕对角线长度。

所有维氏硬度计

 

洛氏硬度测试

ISO 6508 & ASTM E-18中将洛氏硬度测试定义为世界上使用最为广泛的硬度测试方法,适用于几乎所有的金属,在某种程度上同样适用于塑料。洛氏硬度测试是测量由特定压头和某个特定试验力所产生的永恒深度得来。洛氏硬度测试需要更少的式样表面准备工作,这使得测试更快速简便,因此在全球很多行业都得到广泛使用。洛氏硬度测试的主要优势在于其测试速度,打完压痕后就能立即显示测量结果。

洛氏硬度测试的基本方法为:首先施加一个初试验力,然后再施加一个主试验力来达到所需的总的力值,最后回到初试验力。初试验力标定了零点或参考点。施加主试验力保持一定预设时间是为了使弹性复原。然后移除主试验力,而仍然保留初试验力来得出相对零点或参考点所发生的变化,以至于得出洛氏硬度值。

我们NEXUS, VERZUS, NEMESIS和Fenix200CL系列的硬度计由力传感器闭环控制;它们均由我们的研发中心所研发,设计,并完成耐久测试。此外,所有电路板和高科技组件由内部生产以确保最高等级的行业生产质量控制。

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所有洛氏硬度计

 

布氏硬度测试

布式硬度测试是现今常用的硬度测试法中最古老的方法,此测试方法于1900年由瑞典工程师Johan August Brinell提出,广泛应用于判定铸造件和锻造件的硬度,因为铸造件和锻造件的晶粒结构太粗糙而很难进行准确的洛氏和维氏测试。

布氏硬度测试条件具有大约25种不同的试验力/球压头的组合,对于几乎所有的金属,仅需球压头尺寸与试验力,即可对其进行布氏硬度测试。只要球压头尺寸与试验力的比值保持不变,理论上布氏测量结果保持一致。

通常布氏硬度测试结果在工业中广泛地用作商业运输验收依据和质量控制。测试结果可能与金属本身的特性相关,如:延展性,拉伸强度和耐磨性等。

布氏硬度测试是一种压痕硬度测试,其包含了两个步骤。

第一步,以一定的试验力将一定直径的压头垂直地压入试样表面,将试验力保持一段时间,然后卸载。

第二步,测量至少两条相互垂直的压痕直径,然后由压痕直径的平均值以及运用特定的计算公式或基于此公式得出的图表来算出布氏硬度值。

所有布氏硬度计

 

 

努氏硬度测试方法

努氏压痕维氏压痕不同,它是不对称的。当使用努氏标尺,尤其是200gf以下时,会使硬度值的变化体现得更为明显。

虽然如ASTM标准中的500gf提供了努氏硬度结果转换为其它硬度标尺的硬度转换,但通常努氏硬度测试不用于定义宏观硬度。通常努氏试验力不超过1000gf, 特殊情况或材料需要更高试验力如2和5kgf时除外,期望使用这些试验力时将得到更大的硬度变化。

努氏金刚石压头的长对角线长度远大于短对角线长度,相对于维氏压头,努氏压头能更好地获得很短距离内的硬度变化。

是否能成功地消除试样准备过程中造成的损伤将会影响到测试的结果;当试验力降低时,此问题将变得更为突出。