硬度试验方法如何使用

A. 求用2HB铅笔测试涂层硬度的具体方法。

铅笔硬度计使用方法
1、适用范围
本方法规定了用已知硬度的铅笔，测定涂层表面相对硬度，可采用手工操作和仪器操作，仲裁试验用仪器操作。
2、试样
试样应平整、无油污、无损伤。
3、试样处置和试验环境
试验前，待测试样应在23±2℃环境中至少放置24h，试验也应在同样的环境中进行。仲裁试验应在温度为23±2℃，相对湿度为50%±5%的环境中放置和试验。
4、仪器和材料
a. 一组符合GB 149的高级绘图铅笔，铅笔标号为6H、5H、4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B，其中6H最硬，最软，由6H到6B硬度递减。推荐使用中华牌高级绘图铅笔，也可由供需双方商定采用其他牌号的铅笔;
b. 削笔刀;
c. 涂膜铅笔划痕 硬度计;
d. 400#砂纸。
5、试验步骤
5.1 用削笔刀将铅笔削至露出4-6mm柱型笔芯(不可松动或削伤笔芯)，握住铅笔使其与400#砂纸面垂直，在砂纸上磨划，直至获得端面平整，边缘锐利的笔端为止(边缘不得有破碎或缺口)，铅笔使用一次后要旋转180°再用或重磨后使用。
5.2 手工操作程序
把试样固定在水平台面上，握住已削磨的铅笔使其与涂层成45°角，用力以约1mm/s的速度向前推进，用力程度以使铅笔边缘破碎或犁破涂层为宜。从最硬的铅笔开始，用每级铅笔划5次，5次中若有两次能犁破涂层则换用较软的铅笔一支，直至找出5次中至少有4次不能犁破涂层的铅笔为止，此铅笔的硬度即为被测涂层的铅笔硬度。
5.3 仪器操作程序
削磨好的铅笔装入仪器夹具内， 将试样待测面朝上固定在仪器的试样台上。调节水平砝码使铅笔对试样表面负荷为零，然后加上1±0.05kg的砝码。让试样与铅笔反向移动3mm，移动速度约为0.5mm/s。转动铅笔使无损伤的铅芯边缘接触涂层，并变换试验位置，依次犁划5次，从最硬的铅笔开始试验，5次中若有两次能犁破涂层则换用较软的铅笔一支，直至找出5次中至少有4次不能犁破涂层的铅笔为止，此铅笔的硬度即为被测涂层的铅笔硬度。

B. 硬度测试最常用的三种方法

常用的三种硬度方式有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度，具体如下：

（1）洛氏硬度计

1914年,由美国的H.M.Rockwell S.P.Rockwell共同设计了第一台洛氏硬度计. 洛氏硬度试验是一种压痕硬度试验, 试验快速.

用锥顶角为120°的金刚石压头或球压头，在先后施加的初始试验力和总试验力的作用下压入试样表面. 在总试验力作用下保持规定时间后, 卸除主试验力,保留初试验力,测量其压痕深度差表示洛

洛氏硬度试验操作简便、迅速、压痕小， 用于测定钢铁、有色金属、硬质合金等的硬度。

（2）布氏硬度计

布氏硬度是在1900年由瑞典工程师提出. 由于在试样表面上压出的压痕较大,尤其使用于测量组织不均匀好晶粒粗大的材料. 布氏硬度值与抗拉轻度之间存在一定的换算关系.

用直径D的淬火钢球或硬质合金球作压头，以相应的试验力F压入试件表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，得到一直径为d的压痕。用试验力除以压痕表面积，所得值即为布氏硬度值。用HBS或HBW表示。

2003年以后，我国已经等效采用国际标准，取消了钢球压头，全部采用硬质合金球头。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符号。很多时候布氏硬度仅用HB表示，指的就是HBW。不过在文献论文中HBS仍时有所见。

布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。

（3）维氏硬度计

维氏硬度试验方法是英国史密斯（R.L.Smith）和塞德兰德（C.E.Sandland）于1925年提出。英国的维克斯阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司首先制造.

维氏硬度测量原理与布氏硬度相似。采用相对面夹角为136°金刚石正四棱锥压头，试验时，在一定载荷的作用下，试样表面上压出一个四方锥形的压痕，测量压痕对角线长度，借以计算压痕的表面积，载荷除以表面积的数值就是试样的硬度值，用符号HV表示。

维氏硬度测量范围大，压痕小，一般用来测量较薄的黑色金属、有色金属、硬质合金,陶瓷,以及渗碳、渗氮等表面硬化层。

硬度计

C. 硬度测试的测试方法

测试原理
在规定的加荷时间内，在受试材料上面的钢球上施加一个恒定的初负荷，随后施加主负荷，然后在恢复到相同的初负荷。测量结果是由钢球压入材料的总深度，减去卸去主负荷后规定时间内的弹性恢复以及初负荷引起的压入深度。
术语及定义
洛氏硬度标尺每一分度表示压头垂直移动0.002mm。洛氏硬度值由下式求出：
HR=130-e/0.002
HR—洛氏硬度值
e－主负荷卸除后的压入深度 测试程序
邵氏A型硬度测试方式：
使用邵氏A型硬度机测试，测试时需注意按照标准。
按照标准，测试环境须在标准状态下(23±2℃，50±5% R.H) 进行，且测试前试片须在标准状态下放置40小时以上。测试时，将试片置于硬度试验机平台上。调整使压针头与试样表面的距离至25.4±2.5mm，然后，施加合适力度（不冲击被测物）使压针头压在试样上。待完全压下，与测试物接触1秒内，立即读取刻度值到整数字并记录其结果。（根据不同的标准，读数时间有不同）
为了让数值准确，需量取5处且每处相距6mm以上。（部分标准取平均值作为硬度，部分取中间值）
若试验结果低于10或高于90则不适用此硬度试验机。大于90时改用邵D型硬度计。
邵氏D型硬度计：
测试方法和A型一致，但若试验结果低于20或高于90则不适用此硬度试验机。低于20时，改用邵A型硬度计。
简单来讲，邵氏A测试比较软的材料（如橡胶），邵氏D测试比较硬的材料（如塑料）。 测试原理
将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分两个步骤压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，测量在初试验力下的残余压痕深度h，根据h值及常数N和S计算洛氏硬度。
术语及定义
洛氏硬度=N-h/S
术语及定义Terms and Definition
初始试验力-------试验时预加载试验力。
主试验力-------使测量样品产生残余压痕的加载。
总试验力-------初始试验力加上主试验力。
测试程序
洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行，因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在10～35℃的室温进行。试样应平稳地放置在刚性支承物上，并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触，在无冲击和振动的情况下施加试验力，初试验力保持不应超过3秒。将测在不小于1s且不大于8s的时间内，从初试验力增加到总试验力，并保持4s±2s，然后卸除主试验力，保持初试验力，经过短暂稳定后，进行读数。为了读书准确，在试验过程中，硬度计应避免受到任何冲击和震动。
在多处取值时，两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍，但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍， 但不得小于1mm。 测试原理
对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形，其半径是压头球直径的二分之一。
术语及定义
试验力——试验时所用的负载。
压痕平均直径——两相互垂直方向测量的压痕直径的算术平均值。
球直径——压头中硬质合金球的直径。
测试程序
一般试验在10～35℃的室温进行即可，如果有对温度要求严格的试验（视乎材料对温度的敏感性），试验温度应为23℃±5℃。
试验力的选择应保证压痕直径在0.24D～0.6D之间。试验力－压头球直径的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）应根据材料和硬度值选择。
为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验，应尽可能选取大直径的压头；当试样尺寸允许时，应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。
使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。
试验力保持时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒。
任一压痕中心距试样边缘距离，至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。应在两相互垂直方向测量压痕直径，用两个读数的平均值计算布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值）
布氏硬度试验范围上限不大于650HBW 。 测试原理
将顶部两相对面具有规定角度的正四棱锥体金刚石压头用试验力压入试样表面，保持规定时间后，卸
除试验力，测量试样表面压痕对角线长。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商，压痕被视
为具有正方形基面并与压头角度相同的理想形状。
术语及定义
试验力------试验时所用的负载。
压痕对角线------卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。
压头夹角------压头顶部两相对面的夹角。
测试程序
试验一般在10～35℃的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。试验力保持时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，直至试样不再发生塑性变形，但误差应在±2秒。
应测量压痕两条对角线长度，用其算术平均值或通过查表得到硬度值。
放大系统应能将对角线放大到视场的25%～75%。 术语及定义
试验力——试验时所用的负载。
压痕对角线——卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。
压头夹角——压头顶部两相对面的夹角。
测试程序
试验一般在10～35℃的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。保持试验力的时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒。