硬度試驗方法如何使用

A. 求用2HB鉛筆測試塗層硬度的具體方法。

鉛筆硬度計使用方法
1、適用范圍
本方法規定了用已知硬度的鉛筆，測定塗層表面相對硬度，可採用手工操作和儀器操作，仲裁試驗用儀器操作。
2、試樣
試樣應平整、無油污、無損傷。
3、試樣處置和試驗環境
試驗前，待測試樣應在23±2℃環境中至少放置24h，試驗也應在同樣的環境中進行。仲裁試驗應在溫度為23±2℃，相對濕度為50%±5%的環境中放置和試驗。
4、儀器和材料
a. 一組符合GB 149的高級繪圖鉛筆，鉛筆標號為6H、5H、4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B，其中6H最硬，最軟，由6H到6B硬度遞減。推薦使用中華牌高級繪圖鉛筆，也可由供需雙方商定採用其他牌號的鉛筆;
b. 削筆刀;
c. 塗膜鉛筆劃痕 硬度計;
d. 400#砂紙。
5、試驗步驟
5.1 用削筆刀將鉛筆削至露出4-6mm柱型筆芯(不可松動或削傷筆芯)，握住鉛筆使其與400#砂紙面垂直，在砂紙上磨劃，直至獲得端面平整，邊緣銳利的筆端為止(邊緣不得有破碎或缺口)，鉛筆使用一次後要旋轉180°再用或重磨後使用。
5.2 手工操作程序
把試樣固定在水平檯面上，握住已削磨的鉛筆使其與塗層成45°角，用力以約1mm/s的速度向前推進，用力程度以使鉛筆邊緣破碎或犁破塗層為宜。從最硬的鉛筆開始，用每級鉛筆劃5次，5次中若有兩次能犁破塗層則換用較軟的鉛筆一支，直至找出5次中至少有4次不能犁破塗層的鉛筆為止，此鉛筆的硬度即為被測塗層的鉛筆硬度。
5.3 儀器操作程序
削磨好的鉛筆裝入儀器夾具內， 將試樣待測面朝上固定在儀器的試樣台上。調節水平砝碼使鉛筆對試樣表面負荷為零，然後加上1±0.05kg的砝碼。讓試樣與鉛筆反向移動3mm，移動速度約為0.5mm/s。轉動鉛筆使無損傷的鉛芯邊緣接觸塗層，並變換試驗位置，依次犁劃5次，從最硬的鉛筆開始試驗，5次中若有兩次能犁破塗層則換用較軟的鉛筆一支，直至找出5次中至少有4次不能犁破塗層的鉛筆為止，此鉛筆的硬度即為被測塗層的鉛筆硬度。

B. 硬度測試最常用的三種方法

常用的三種硬度方式有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度，具體如下：

（1）洛氏硬度計

1914年,由美國的H.M.Rockwell S.P.Rockwell共同設計了第一台洛氏硬度計. 洛氏硬度試驗是一種壓痕硬度試驗, 試驗快速.

用錐頂角為120°的金剛石壓頭或球壓頭，在先後施加的初始試驗力和總試驗力的作用下壓入試樣表面. 在總試驗力作用下保持規定時間後, 卸除主試驗力,保留初試驗力,測量其壓痕深度差表示洛

洛氏硬度試驗操作簡便、迅速、壓痕小， 用於測定鋼鐵、有色金屬、硬質合金等的硬度。

（2）布氏硬度計

布氏硬度是在1900年由瑞典工程師提出. 由於在試樣表面上壓出的壓痕較大,尤其使用於測量組織不均勻好晶粒粗大的材料. 布氏硬度值與抗拉輕度之間存在一定的換算關系.

用直徑D的淬火鋼球或硬質合金球作壓頭，以相應的試驗力F壓入試件表面，經規定的保持時間後，卸除試驗力，得到一直徑為d的壓痕。用試驗力除以壓痕表面積，所得值即為布氏硬度值。用HBS或HBW表示。

2003年以後，我國已經等效採用國際標准，取消了鋼球壓頭，全部採用硬質合金球頭。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符號。很多時候布氏硬度僅用HB表示，指的就是HBW。不過在文獻論文中HBS仍時有所見。

布氏硬度測量法適用於鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調質的鋼材，不宜測定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。

（3）維氏硬度計

維氏硬度試驗方法是英國史密斯（R.L.Smith）和塞德蘭德（C.E.Sandland）於1925年提出。英國的維克斯阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司首先製造.

維氏硬度測量原理與布氏硬度相似。採用相對面夾角為136°金剛石正四棱錐壓頭，試驗時，在一定載荷的作用下，試樣表面上壓出一個四方錐形的壓痕，測量壓痕對角線長度，藉以計算壓痕的表面積，載荷除以表面積的數值就是試樣的硬度值，用符號HV表示。

維氏硬度測量范圍大，壓痕小，一般用來測量較薄的黑色金屬、有色金屬、硬質合金,陶瓷,以及滲碳、滲氮等表面硬化層。

硬度計

C. 硬度測試的測試方法

測試原理
在規定的加荷時間內，在受試材料上面的鋼球上施加一個恆定的初負荷，隨後施加主負荷，然後在恢復到相同的初負荷。測量結果是由鋼球壓入材料的總深度，減去卸去主負荷後規定時間內的彈性恢復以及初負荷引起的壓入深度。
術語及定義
洛氏硬度標尺每一分度表示壓頭垂直移動0.002mm。洛氏硬度值由下式求出：
HR=130-e/0.002
HR—洛氏硬度值
e－主負荷卸除後的壓入深度 測試程序
邵氏A型硬度測試方式：
使用邵氏A型硬度機測試，測試時需注意按照標准。
按照標准，測試環境須在標准狀態下(23±2℃，50±5% R.H) 進行，且測試前試片須在標准狀態下放置40小時以上。測試時，將試片置於硬度試驗機平台上。調整使壓針頭與試樣表面的距離至25.4±2.5mm，然後，施加合適力度（不沖擊被測物）使壓針頭壓在試樣上。待完全壓下，與測試物接觸1秒內，立即讀取刻度值到整數字並記錄其結果。（根據不同的標准，讀數時間有不同）
為了讓數值准確，需量取5處且每處相距6mm以上。（部分標准取平均值作為硬度，部分取中間值）
若試驗結果低於10或高於90則不適用此硬度試驗機。大於90時改用邵D型硬度計。
邵氏D型硬度計：
測試方法和A型一致，但若試驗結果低於20或高於90則不適用此硬度試驗機。低於20時，改用邵A型硬度計。
簡單來講，邵氏A測試比較軟的材料（如橡膠），邵氏D測試比較硬的材料（如塑料）。 測試原理
將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質合金球）分兩個步驟壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除主試驗力，測量在初試驗力下的殘余壓痕深度h，根據h值及常數N和S計算洛氏硬度。
術語及定義
洛氏硬度=N-h/S
術語及定義Terms and Definition
初始試驗力-------試驗時預載入試驗力。
主試驗力-------使測量樣品產生殘余壓痕的載入。
總試驗力-------初始試驗力加上主試驗力。
測試程序
洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化范圍內進行，因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗一般規定在10～35℃的室溫進行。試樣應平穩地放置在剛性支承物上，並使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無沖擊和振動的情況下施加試驗力，初試驗力保持不應超過3秒。將測在不小於1s且不大於8s的時間內，從初試驗力增加到總試驗力，並保持4s±2s，然後卸除主試驗力，保持初試驗力，經過短暫穩定後，進行讀數。為了讀書准確，在試驗過程中，硬度計應避免受到任何沖擊和震動。
在多處取值時，兩相鄰壓痕中心間距離至少應為壓痕直徑的 4倍，但不得小於2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應為壓痕直徑的2.5倍， 但不得小於1mm。 測試原理
對一定直徑的硬質合金球施加試驗力壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度與試驗力除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形，其半徑是壓頭槌直徑的二分之一。
術語及定義
試驗力——試驗時所用的負載。
壓痕平均直徑——兩相互垂直方向測量的壓痕直徑的算術平均值。
球直徑——壓頭中硬質合金球的直徑。
測試程序
一般試驗在10～35℃的室溫進行即可，如果有對溫度要求嚴格的試驗（視乎材料對溫度的敏感性），試驗溫度應為23℃±5℃。
試驗力的選擇應保證壓痕直徑在0.24D～0.6D之間。試驗力－壓頭槌直徑的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）應根據材料和硬度值選擇。
為了保證在盡可能大的有代表性的試樣區域試驗，應盡可能選取大直徑的壓頭；當試樣尺寸允許時，應優先使用直徑為10mm的球壓頭進行試驗。
使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有沖擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。
試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。
任一壓痕中心距試樣邊緣距離，至少為壓痕平均直徑的2.5倍。相鄰壓痕中心間的距離至少為壓痕直徑的3倍。應在兩相互垂直方向測量壓痕直徑，用兩個讀數的平均值計算布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值）
布氏硬度試驗范圍上限不大於650HBW 。 測試原理
將頂部兩相對面具有規定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規定時間後，卸
除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視
為具有正方形基面並與壓頭角度相同的理想形狀。
術語及定義
試驗力------試驗時所用的負載。
壓痕對角線------卸載後，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。
壓頭夾角------壓頭頂部兩相對面的夾角。
測試程序
試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有沖擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，直至試樣不再發生塑性變形，但誤差應在±2秒。
應測量壓痕兩條對角線長度，用其算術平均值或通過查表得到硬度值。
放大系統應能將對角線放大到視場的25%～75%。 術語及定義
試驗力——試驗時所用的負載。
壓痕對角線——卸載後，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。
壓頭夾角——壓頭頂部兩相對面的夾角。
測試程序
試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有沖擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。保持試驗力的時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。