Q:什么是静态(压入式)硬度测试?有几种静态硬度测试?

A:静态硬度测试是用缓慢而无冲击的试验力,通过压头施加在被测物体上并取得压痕,通过分析压痕的深度或压痕凹印面积的硬度测试方法。主要有洛氏硬度(Rockwell)、布氏硬度(Brinell)、维氏硬度(Vickers)和显微硬度(Micro Hardness)等几种。


Q:什么是动态(反弹式)的硬度测试?有几种动态硬度测试?

A:动态硬度测试是动态的或冲击性的试验力通过压头施加在被测物体上。通过分析压头运动的硬度测试方法。主要有里氏(Leeb)和肖氏(Shore)硬度试验法。


Q:静态硬度测试与动态硬度测试有什么差别?

A:动态硬度测试主要应用于大型试样的硬度检验,例如大型压力容器的疲劳检验等。

动态硬度测试的优点:操作简单,使用方便,可换算成其它的硬度标尺,例如HB,HRB,HRC,HV,HS等。且价格便宜。特别在我公司于1992年研发了世界上第一台一体化的里氏硬度计后,使里氏硬度的应用更加广泛。

动态硬度测试的两个缺点:

1.仅能测大型的试样,而重量小于2000克,厚度小于20毫米的试样无法测量。

2.动态硬度测试方法取决于材料的弹模量,由于不同材料的弹模量不同,即使是静态硬度测试的结果相同,但动态硬度测试的结果也可能不同。所以,在美国机械加工行业,不接受里氏硬度及其换算的任何标尺作为机械零件的硬度测试标准。

静态硬度测试优缺点恰恰同动态硬度测试的优缺点相反,它是用于定量的硬度检验。

静态硬度测试的优点:
1.高精度,硬度值同试样的材料无关。

2.可以测量很小的试样。

静态硬度测试的缺点:
1.价格昂贵,例如一台高精度洛氏硬度计价格是4到5万美元。

2.市场上的高精度静态硬度测试计都为台式机,测大型试样有困难,除非用 G&R Tech 的RH-AUTO系列的硬度计才能解决大型试样的测试问题。
主要的静态硬度试验方法:
1.洛氏硬度试验

是一种非常简便,快速的硬度测试方法。洛氏硬度试验方法广泛应用于机械制造和科学研究等领域。

洛氏硬度试验使用标准压头(顶角为120度的金刚石圆锥体压头或直径为1.58毫米的碳化钨球压头)在一定试验力下压入被测材料表面,由压痕深度求出材料的硬度。

其试验是:首先压头对被测试的材料表面施加初始试验力F0,稳定3-5秒,然后施加主试验力F1,使总试验力等于(F0+F1),再稳定3-5秒,卸除主试验力F1,并保持初始试验力F0,再稳定3-5秒后,卸除初始试验力F0。

施加主试验力后与施加主试验力前压痕深度的差值与材料的洛氏硬度值有着线性关系,在洛氏硬度标尺上每2微米压痕深度差值代表一个洛氏硬度刻度。洛氏硬度的符号以HR表示。

为适应各种不同材料的应用,根据所用的压头及试验力的不同组合区分洛氏硬度标尺。

HRA是采用60公斤总试验力和金刚石锥压头测得的硬度,用于测试硬度很高的材料。例如:硬质合金等。

HRB 是采用100公斤总试验力和直径1.58毫米碳化钨球压头测得的硬度,用于硬度较低的材料。例如:软钢、有色金属、退火钢、铸铁等。

HRC 是采用150公斤总试验力和金刚石锥压头测得的硬度,用于硬度较高的材料。例如:淬火钢等.

由于洛氏硬度测量方法相对简单,且相对便宜,所以应用十分广泛。但市面的产品多为台式结构,对测量大型试样或不规范的试样有困难。我们公司的RH-AUTO系列的硬度计恰恰能解决这个问题,详细介绍请见样册。

2.布氏硬度

是对直径为D的硬质合金球压头施加规定的试验力,使压头压入试样表面,经规定的保持时间后,除去试验力,测量试样表面的压痕直径d,布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。

布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好,它的试验数据稳定,重复性好,精度高于洛氏,低于维氏。

布氏硬度试验的缺点是压痕较大,成品检验有困难,试验过程比洛氏硬度试验复杂,测量操作和压痕测量都比较费时,并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差,因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验,一般要求由专门的实验员操作。

3.维氏硬度

以规定的试验力,将相对面夹角为136度的方锥形金刚石压入试样的表面,保持规定时间后,测量压痕对角线长度,按公式来计算硬度的大小。

维氏硬度仪测量范围宽广,可以测量工业上所用到的大多数金属材料,从很软的材料(几个维氏硬度单位)到很硬的材料(3000个维氏硬度单位)都可测量。

维氏硬度仪对试样的表面有较严格的要求,对大型试样和外形不规则的试样测试比较困难。