SANKO山高 硬度计的基本知识

什么是硬度测试仪？
硬度计是用来测量材料硬度的设备。

由于其他物体施加的力会因作用目的（弯曲、拉伸、扭转等）而异，因此硬度没有统一的单位。所以，根据不同的目的和应用，需要使用不同的硬度测试仪。

虽然不能直接比较不同硬度计的读数，但可以使用硬度转换表在一定程度上进行相对比较。

硬度计的用途
硬度计广泛应用于新产品开发和工业产品质量控制。由于不同被测物体的硬度要求各不相同，因此必须使用与被测物体相匹配的硬度计。

1. 产品质量检查
这是用来验证产品是否具有满足设计规范所需的硬度。

2. 研究与开发
硬度测试仪用于评估新材料和加工方法在研发过程中的有效性。它还可以比较相似和不同的材料，从而根据测得的硬度为特定应用选择*合适的材料。

3. 确定故障原因
作为工业产品失效原因分析的一部分，需要测量故障零件的硬度，并以此来确定失效是否是由于硬度造成的。

硬度计的原理
各类硬度计的测量原理如下：

1. 布氏硬度试验
将球形压头压在样品上 10-15 秒，根据试验载荷 F (N)、压头直径 D (mm) 和压痕直径 d (mm) 计算表面积 S (mm² ) ，并确定硬度。

   布氏硬度 (HBS)
= 0.102 × (试验载荷 F / 压痕表面积 S)
= (0.102 × 2F) / [πD(D-{(D² -d² ) } 0.5 ] JIS

Z 2243 规定应使用硬质合金球作为压头。

2. 维氏硬度测量
采用面角为136°的金刚石方形锥体压头压在样品上，根据试验载荷F (N)和压痕对角线长度d (mm)计算压痕面积S (mm²)，从而确定硬度。维

   氏硬度(HV)
= 试验载荷F / 压痕面积S
= 2Fsin68°/d² = 1.854 F/d² 。

该试验方法符合ISO 6507和JIS Z 2244标准。

3. 洛氏硬度测量
该方法通过将金刚石压头压在试样上并测量压痕深度来计算硬度。它分为几种类型，包括HRC（硬度降低对应法）、HRA（硬度降低仲裁法，用于以较小的力测量薄板）和HRB（硬度降低对应法，使用钢球代替金刚石压头）。

必须选择合适的载荷，使压痕深度不过试样厚度的1/10。该测量方法由JIS Z 2245标准规定。

4. 努氏硬度测量
努氏硬度 (HK) 的计算方法是：将一个对角分别为 172°30′ 和 130° 的金刚石方形棱锥压头压在样品上，然后根据试验载荷 F (N) 和压痕对角线长度 d (mm) 确定表面积 S (mm²) 。测试采用与维氏硬度测量相同的试验机。

   努氏硬度 (HK) = 14229F/ d²

测量方法按照 JIS Z 2251 规定。

硬度测试仪的类型
典型的硬度测试仪如下：

1. 布氏硬度计
测量是使用显微镜等光学设备进行的。它比其他测量仪器能承受更高的负载（高达 3,000 公斤），并且适用于表面粗糙的大型样品。

2. 维氏硬度计
测量通常使用显微镜等光学设备进行。在布氏硬度测试中，即使使用相同的压头，测得的硬度值也会因测试载荷的不同而有所差异；而维氏硬度测试的优势在于，测试载荷差异的影响几乎可以忽略不计。

它可以测量从软到硬的各种样本，并且经常用于临床测试，尤其是在牙科领域。

3. 洛氏硬度计
与布氏硬度计和维氏硬度计不同，它无需光学设备即可快速进行测量。虽然它主要使用金刚石锥形压头，但在测量软钢、可锻铸铁、铜合金和铝合金等相对较软的样品时，也会使用钢球或硬质合金球。它主要用于测量铁质材料。

4. 努氏硬度计
它适用于测量几克的轻载荷，用于测量陶瓷和其他材料中的裂纹和涂层。