金属硬度计的种类繁多,可以根据不同的测试原理和方法进行划分。总的来说,可以分为三大类:静态压入法、动态压入法和划痕法。
下面我将为您详细梳理和介绍最常见的几种金属硬度计:
一、按测试原理分类
1.静态压入法
这是最常用的一类,在缓慢施加的静载荷下,将压头压入试样表面,通过测量压痕的尺寸来计算硬度。
A、布氏硬度计
原理:使用一个一定直径的淬火钢球或硬质合金球作为压头,施加规定的试验力压入表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面的压痕直径。
符号:HBW(硬质合金球压头)
特点:
1. 压痕大,测量值稳定、准确,能较好地反映材料的平均硬度。
2. 适用于铸铁、有色金属、退火或正火后的钢材等粗晶粒材料。
3. 测试效率较低,对试样表面损伤较大,不适合测试成品件或太薄的试样。
B、洛氏硬度计
原理:采用直接测量压痕深度的方法。先施加初试验力,再施加主试验力,然后卸除主试验力,用残余压痕深度增量计算硬度值。
符号:HRA,HRB,HRC等(最常用的是HRC)。
特点:
1.操作简便、迅速,效率高。
2.压痕小,对工件损伤小,可直接检验成品。
3.有多种标尺,适用于从较软到极硬的各种材料(如淬火钢、硬质合金)。
4.这是生产现场应用最广泛的硬度计。
C、维氏硬度计
原理:使用一个相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头。施加试验力后,在试样表面压出一个底面为正方形的压痕,通过测量压痕对角线的长度来计算硬度。
符号:HV
特点:
1. 测量精度高,测量范围广(从很软到很硬的材料)。
2. 压痕为清晰的正方形,便于测量。
3. 特别适用于薄层、镀层的硬度测试,以及材料显微组织的硬度测试(此时称为显微维氏硬度计)。
D、努氏硬度计
原理:使用一个两个棱边夹角分别为172°30‘和130°的菱形金刚石压头。压痕是长对角线约为短对角线7倍的菱形。
符号:HK
特点:
1.压痕非常浅,对试样的损伤极小。
2.是显微硬度测试的重要方法,特别适用于测试脆性材料(如玻璃、陶瓷)和薄层硬度。
3.测试力通常很小。
2.动态压入法
利用动能将冲头冲击试样表面,通过测量冲击和回弹的能量来测定硬度。
E、里氏硬度计
原理:用装有碳化钨球的冲击体在弹簧力作用下冲击试样表面,测量冲击体在距试样表面1mm处的冲击速度和反弹速度。
符号:HL(可转换为HRC、HB、HV等常用标尺)
特点:
1. 便携、轻巧,可用于现场测量大型、重型、不可移动的工件。
2. 测试效率极高。
3. 对工件表面光洁度要求较高,测量结果受冲击方向影响,需要配合支撑环使用。
F、肖氏硬度计
原理:让带有金刚石压头的重锤从一定高度自由下落到试样表面,以重锤的反弹高度表示硬度值。
符号:HS
特点:
1.非常古老的方法,仪器小巧便携。
2.主要用于测量轧辊等大型钢铁零件的硬度。
3.精度和重复性相对较差。
3.划痕法
通过用划针在材料表面划过,根据划痕的深浅或宽度来评定硬度。
G、莫氏硬度计
原理:以十种矿物作为标准,按硬度从小到大分为十级,通过材料能否被更硬的标准矿物划伤来判定其莫氏硬度。
特点:这是一种定性或半定量的测量方法,在矿物学中常用。在金属领域应用较少,主要用于快速、粗略的区分。
二、按仪器形态分类
1.台式硬度计:精度最高,功能最全,主要用于实验室和质量控制部门。如台式洛氏、维氏、布氏硬度计。
2.便携式硬度计:主要用于现场检测,如里氏硬度计和某些便携式洛氏/布氏硬度计。
3.在线硬度计:集成在生产线上,用于对产品进行100%全检或过程控制。
总结与选择建议
硬度计类型 | 主要原理 | 常用符号 | 特点 | 适用场景 |
布氏 | 静态压入 | HBW | 压痕大,结果稳定,损伤大 | 铸件、锻件、有色金属等粗晶材料 |
洛氏 | 静态压入 | HRC,HRB | 操作快,效率高,应用最广 | 淬火钢、调质钢等,生产现场检验 |
维氏 | 静态压入 | HV | 精度高,范围广,测薄层 | 精密测量、薄材、镀层、显微组织 |
努氏 | 静态压入 | HK | 压痕极浅,损伤极小 | 脆性材料、极薄层、显微硬度 |
里氏 | 动态冲击 | HL | 便携,现场测量,效率高 | 大型、已安装的工件、设备现场检测 |
如何选择?
看材料和应用场景:实验室精密测量选维氏;生产现场快速检测选洛氏;大型工件现场检测选里氏;粗大晶粒软材料选布氏。
看标准要求:必须遵循产品图纸、工艺文件或相关行业/国家标准的规定。
希望这份详细的总结能帮助您全面了解金属硬度计的种类!