小學(xué)科學(xué)測(cè)量材料硬度的方法(常用的材料硬度的測(cè)量方法有那些)
1.常用的材料硬度的測(cè)量方法有那些
金屬洛氏法：
1、洛氏硬度應(yīng)選擇在較小的溫度變化范圍內(nèi)進(jìn)行，因?yàn)闇囟茸兓赡軙?huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。所以試驗(yàn)一般規(guī)定在10~35℃的室溫進(jìn)行。
2、試樣應(yīng)平穩(wěn)地放置在剛性支承物上，并使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產(chǎn)生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無(wú)沖擊和振動(dòng)的情況下施加試驗(yàn)力，初試驗(yàn)力保持不應(yīng)超過3秒。
3、將測(cè)在不小于1s且不大于8s的時(shí)間內(nèi)，從初試驗(yàn)力增加到總試驗(yàn)力，并保持4s±2s，然后卸除主試驗(yàn)力，保持初試驗(yàn)力，經(jīng)過短暫穩(wěn)定后，進(jìn)行讀數(shù)。為了讀數(shù)準(zhǔn)確，在試驗(yàn)過程中，硬度計(jì)應(yīng)避免受到任何沖擊和震動(dòng)。
4、在多處取值時(shí)，兩相鄰壓痕中心間距離至少應(yīng)為壓痕直徑的 4倍，但不得小于2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應(yīng)為壓痕直徑的2.5倍， 但不得小于1mm。
金屬布氏法：
1、一般試驗(yàn)在10~35℃的室溫進(jìn)行即可，如果有對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)（視乎材料對(duì)溫度的敏感性），試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。
2、試驗(yàn)力的選擇應(yīng)保證壓痕直徑在0.24D~0.6D之間。試驗(yàn)力-壓頭球直徑的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）應(yīng)根據(jù)材料和硬度值選擇。
3、為了保證在盡可能大的有代表性的試樣區(qū)域試驗(yàn)，應(yīng)盡可能選取大直徑的壓頭；當(dāng)試樣尺寸允許時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用直徑為10mm的球壓頭進(jìn)行試驗(yàn)。
4、使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過程中不應(yīng)有沖擊和震動(dòng)，直至將試驗(yàn)力施加至規(guī)定值。
5、試驗(yàn)力保持時(shí)間為10~15秒。對(duì)特殊材料，試驗(yàn)力保持時(shí)間可以延長(zhǎng)，但誤差應(yīng)在±2秒。
6、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(yīng)在兩相互垂直方向測(cè)量壓痕直徑，用兩個(gè)讀數(shù)的平均值計(jì)算布氏硬度。
金屬維氏法：
1、試驗(yàn)一般在10~35℃的室溫進(jìn)行。對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。根據(jù)試樣厚度和硬度選擇試驗(yàn)力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過程中不應(yīng)有沖擊和震動(dòng)，直至將試驗(yàn)力施加至規(guī)定值。
2、試驗(yàn)力保持時(shí)間為10~15秒。對(duì)特殊材料，試驗(yàn)力保持時(shí)間可以延長(zhǎng)，直至試樣不再發(fā)生塑性變形，但誤差應(yīng)在±2秒。應(yīng)測(cè)量壓痕兩條對(duì)角線長(zhǎng)度，用其算術(shù)平均值或通過查表得到硬度值。放大系統(tǒng)應(yīng)能將對(duì)角線放大到視場(chǎng)的25%~75%。
顯微維氏法：
1、試驗(yàn)一般在10~35℃的室溫進(jìn)行。對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。根據(jù)試樣厚度和硬度選擇試驗(yàn)力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過程中不應(yīng)有沖擊和震動(dòng)，直至將試驗(yàn)力施加至規(guī)定值。
2、保持試驗(yàn)力的時(shí)間為10~15秒。對(duì)特殊材料，試驗(yàn)力保持時(shí)間可以延長(zhǎng)，但誤差應(yīng)在±2秒。
擴(kuò)展資料：
硬度測(cè)試實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)
1、試樣（被測(cè)工件）表面應(yīng)平坦光潔（粗糙度Ra不大于1.6um） ，無(wú)污物等。
2、對(duì)于特殊類試樣如與壓頭粘結(jié)的活性金屬材料，可以適當(dāng)涂些油料（如煤油）。
3、試樣的制取應(yīng)注意因外界因素引起表面組織變化，從而對(duì)硬度值構(gòu)成影響。如制取試樣時(shí)因過熱引起的燒傷等。
4、試樣或者被測(cè)層的厚度應(yīng)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。如采用金剛石錐壓頭厚度不小于壓痕殘余深度（壓頭壓入深度）的10倍；球壓頭不小于壓痕殘余深度的15倍。
5、對(duì)于凹面或者凸面試樣應(yīng)該進(jìn)行必要的硬度值修正。
參考資料來源：百度百科-硬度測(cè)試
2.材料常用的硬度試驗(yàn)方法有幾種
材料的硬度測(cè)試大致有三類方法：
1、壓入法，主要有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。
2、回跳式，主要有肖氏硬度、理氏硬度。
3、刻劃法，如莫氏硬度。
上述硬度測(cè)試方法的適用范圍大致為：
1、布氏硬度通常用于測(cè)定鑄鐵、非鐵金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼及結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件等。
2、洛氏硬度理論上可用于各種材料硬度的測(cè)試，但因用不同的硬度等級(jí)測(cè)得的硬度值無(wú)法比較，故常用于淬火鋼的硬度測(cè)試。
3、維氏硬度常用于表面淬火時(shí)石硬化層深度和化學(xué)熱處理（如滲氮）件表面硬度測(cè)試。
4、肖氏硬度和理氏硬度常用于測(cè)試經(jīng)精加工零件的表面硬度，如機(jī)床淬火導(dǎo)軌等。
5、莫氏硬度是一種劃痕硬度，主要用于無(wú)機(jī)非金屬材料，特別是礦物的硬度測(cè)試。
3.金屬材料的硬度測(cè)試方法有哪些
首先從硬度概念來講，硬度是材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力，從概念理解測(cè)定方法。
其次從硬度的測(cè)量發(fā)展來講，硬度的測(cè)量包括的劃痕法、壓入法，但無(wú)非就是測(cè)量劃痕的深度、壓痕的面積或者深度。
對(duì)于鋼鐵廠比較常用的比如布氏硬度，是用載荷除以壓痕面積代表其硬度，方法容易實(shí)現(xiàn)，但在成品表面打布氏硬度的話會(huì)留下很明顯的壓痕；但對(duì)于洛氏硬度（金剛石圓錐壓頭），測(cè)量區(qū)域小，對(duì)成品表面影響小，當(dāng)然他依靠的是卸載在和后的壓痕深度，與布氏硬度原理不一致，另外要求表面光潔度更高。
還有很多其他的測(cè)量表征方法，但基本是采用壓入法。
剛度、強(qiáng)度和硬度都是材料的力學(xué)性能（或稱機(jī)械性能）指標(biāo)，為了理解三者的意義，我們首先要知道：
彈性變形：當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)到原來的形狀和尺寸的變形。
塑性變形：當(dāng)外力去掉后不能恢復(fù)到原來的形狀和尺寸的變形。
接下來，再來理解剛度、強(qiáng)度和硬度，就比較容易了：
剛度：金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。
強(qiáng)度：金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。
硬度：金屬材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。
其實(shí)，三者之間沒有必然的聯(lián)系，不過，硬度是一項(xiàng)綜合力學(xué)性能指標(biāo)，一般硬度高的材料，其強(qiáng)度也高。
金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。按外力作用的性質(zhì)不同，主要有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等，工程常用的是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，這兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)可通過拉伸試驗(yàn)測(cè)出。
4.材料的硬度的測(cè)定方法有哪些呢
硬度是材料抵抗其他物體刻劃、壓入或研磨其表面的能力。
表征固體材料表面產(chǎn)生局部變形所需的能量（與固體內(nèi)化學(xué)鍵的強(qiáng)度和配位數(shù)有關(guān)）。測(cè)定的方法有壓人法和擦痕法等。
像石材等非金屬材料可用一定硬度的材料去刻劃表面，根據(jù)刻痕和顏色的深淺來作出比較和判斷（如莫氏硬度），或用磨耗試驗(yàn)測(cè)定的抗磨耗性能來表示。金屬材料可用鋼球或金剛石錐垂直壓入其表面，采用壓力和陷入深度或陷入面積的關(guān)系來表示，如布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度，或以測(cè)定下落錐的回彈高度值來表示。
其值隨不同的測(cè)定方法而異。
5.硬度的檢測(cè)方法有哪幾種,各自的檢測(cè)范圍都是什么
硬度：是指金屬表面抵抗其它更硬物體壓入的能力。按照測(cè)量方法的不同，可分為布氏硬度/洛氏硬度/維氏硬度/肖氏硬度等。
一、布氏硬度HB
布氏硬度是用一定的負(fù)荷（一般為3000kg），把一定硬度的淬硬鋼球（常用10、5、2.5毫米）壓入材料表面，然后用所加的負(fù)荷除以材料上球印的表面積，所得結(jié)果就是布氏硬度值，單位是公斤/平方毫米，但習(xí)慣上不予標(biāo)注。按照GB231-84，用淬火鋼球所測(cè)出的硬度用HBS表示；用硬質(zhì)合金球?yàn)閴侯^所測(cè)出的硬度值為HBW.HBS適用于測(cè)量退火/正火/調(diào)質(zhì)鋼及鑄鐵/有色金屬及硬度小于450HBS的較軟材料；HBW適用于測(cè)量硬度在450~650HBW之間的淬火材料.
1、優(yōu)點(diǎn)：由于被測(cè)金屬壓坑面積較大，所以結(jié)果比較準(zhǔn)確。同時(shí)實(shí)踐證明HB與不淬火鋼抗拉強(qiáng)度σb有一定的近似關(guān)系，對(duì)于低碳鋼σb=3.53HB，中碳鋼σb=3.5HB，高碳鋼σb=3.33HB，灰鑄鐵σb=0.98HB，（σb單位為Mpa）因此根據(jù)材料的布氏硬度值，可以近似地確定金屬材料的抗拉強(qiáng)度。
2、缺點(diǎn)：不適合測(cè)量HB大于450的材料，因?yàn)椴牧系挠捕忍呷菀滓痄撉蜃冃危沟脺y(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。同時(shí)由于壓印較大，不適合測(cè)定成品和薄板材料。
二、洛氏硬度HR
洛氏硬度是用120度圓錐形金剛石壓入器或直徑為1.59毫米的淬硬鋼球作為壓頭，在一定的負(fù)荷的作用下壓入材料的表面上，用壓入的深度來計(jì)算材料硬度的大小。洛氏硬度沒有單位。根據(jù)所采用的負(fù)荷不同，洛氏硬度又分為三種
1、HRA測(cè)量硬度很高或硬而薄的HB大于700的金屬，如硬質(zhì)合金表面處理工件等，負(fù)荷為60公斤及120o金鋼錐）；
2、HRB測(cè)量較軟的退火件及銅、鋁及HB=60~230的金屬，負(fù)荷為100公斤及ф1.588mm鋼球；
3、HRC一般用于測(cè)量HB=230~700的調(diào)質(zhì)鋼或淬火回火后的工件，負(fù)荷為150公斤及120o金鋼錐；
優(yōu)點(diǎn)：使用方法簡(jiǎn)便，可以直接從刻度盤上直接讀出數(shù)值。由于壓印較小，適合測(cè)定成品和薄板材料。
缺點(diǎn)：由于壓印小，所以不準(zhǔn)確，一般多測(cè)幾點(diǎn)，然后取平均值。
以上三種洛氏硬度中一HRC應(yīng)用最多，一般經(jīng)淬火處理的鋼材均用它。
洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間的關(guān)系約為高硬度時(shí) HRC1/10HB;
三、維氏硬度HV和顯微硬度
測(cè)定維氏硬度的原理基本與布氏硬度相同，區(qū)別在于壓頭采用錐面夾角為136度的金剛石正四棱錐體，單位是公斤/平方毫米，一般不予標(biāo)出。
維氏法所用載荷較小。壓痕淺，適用于測(cè)量零件薄的表面硬化層、金屬鍍層及薄片金屬的硬度，這是布氏和洛氏所不及的。此外，因壓頭是金剛石角錐，載荷可調(diào)范圍大，故對(duì)軟硬材料均適用，測(cè)定范圍0~1000HV。
較新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4340.1-1999《金屬維氏硬度試驗(yàn)第一部分：試驗(yàn)方法》
用布氏、洛氏、維氏的硬度試驗(yàn)法，載荷大、壓痕面積大，只能得到金屬材料組織混合物的平均硬度值，當(dāng)需要測(cè)定某個(gè)相或某個(gè)晶粒硬度時(shí)，就要用到顯微硬度。
顯微硬度試驗(yàn)法的原理與維氏相同，也是以載荷與壓痕表面積之比來確定。不同的是所采用的載荷極小，一般在1~120gf(1gf=0.0098N)，顯微硬度值也可用HV來表示。
四、肖氏硬度HS
肖氏硬度試驗(yàn)是動(dòng)態(tài)力試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)，使一定重量的標(biāo)準(zhǔn)沖頭（底端鑲有金剛石圓柱體）或鋼球從一定高度自由落于試樣表面，然后由于試樣的彈性變形，又使其回跳到一定高度，可用落下的高度與回跳的高度的比值來計(jì)算肖氏硬度值HS。它取決于材料的彈性性質(zhì)。因此又被稱為彈性回跳硬度。
6.常用的測(cè)量硬度的方法有幾種
方法：塑料洛氏、邵氏、金屬洛氏、金屬布氏、金屬維氏、顯微維氏等。
具體操作：1、塑料洛氏：在規(guī)定的加荷時(shí)間內(nèi)，在受試材料上面的鋼球上施加一個(gè)恒定的初 負(fù)荷，隨后施加主負(fù)荷，然后在恢復(fù)到相同的初負(fù)荷。 測(cè)量結(jié)果是由鋼球壓入材料的總深度，減去卸去主負(fù)荷后規(guī)定時(shí)間內(nèi)的彈性恢復(fù)以及初負(fù)荷引起的壓入深度。洛氏硬度標(biāo)尺每一分度表示壓頭垂直移動(dòng)0.002mm，具體公式：HR=130-e/0.002 HR— 洛氏硬度值 e-主負(fù)荷卸除后的壓入深度
2、邵氏：使用邵氏A型硬度機(jī)測(cè)試，測(cè)試時(shí)需注意按照標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試環(huán)境須在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（23±2℃，50±5% R.H） 進(jìn)行，且測(cè)試前試片須在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下放置40小時(shí)以上。測(cè)試時(shí)，將試片置于硬度試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)上。調(diào)整使壓針頭與試樣表面的距離至25.4±2.5mm，然后，施加合適力度（不沖擊被測(cè)物）使壓針頭壓在試樣上。待完全壓下，與測(cè)試物接觸1秒內(nèi)，立即讀取刻度值到整數(shù)字并記錄其結(jié)果。
3、金屬洛氏：測(cè)試原理將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質(zhì)合金球）分兩個(gè)步驟壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，測(cè)量在初試驗(yàn)力下的殘余壓痕深度h，根據(jù)h值及常數(shù)N和S計(jì)算洛氏硬度。洛氏硬度應(yīng)選擇在較小的溫度變化范圍內(nèi)進(jìn)行，因?yàn)闇囟茸兓赡軙?huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。所以試驗(yàn)一般規(guī)定在10~35℃的室溫進(jìn)行。試樣應(yīng)平穩(wěn)地放置在剛性支承物上，并使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產(chǎn)生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無(wú)沖擊和振動(dòng)的情況下施加試驗(yàn)力，初試驗(yàn)力保持不應(yīng)超過3秒。將測(cè)在不小于1s且不大于8s的時(shí)間內(nèi)，從初試驗(yàn)力增加到總試驗(yàn)力，并保持4s±2s，然后卸除主試驗(yàn)力，保持初試驗(yàn)力，經(jīng)過短暫穩(wěn)定后，進(jìn)行讀數(shù)。為了讀書準(zhǔn)確，在試驗(yàn)過程中，硬度計(jì)應(yīng)避免受到任何沖擊和震動(dòng)。
4、金屬布氏：測(cè)試原理對(duì)一定直徑的硬質(zhì)合金球施加試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓 痕的直徑。布氏硬度與試驗(yàn)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，其半徑是壓頭球直徑的二分之一。
5、金屬維氏：測(cè)試原理將頂部?jī)上鄬?duì)面具有規(guī)定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗(yàn)力壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)。維氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視為具有正方形基面并與壓頭角度相同的理想形狀。
6、顯微維氏：試驗(yàn)一般在10~35℃的室溫進(jìn)行。對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。根據(jù)試樣厚度和硬度選擇試驗(yàn)力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過程中不應(yīng)有沖擊和震動(dòng)，直至將試驗(yàn)力施加至規(guī)定值。保持試驗(yàn)力的時(shí)間為10~15秒。對(duì)特殊材料，試驗(yàn)力保持時(shí)間可以延長(zhǎng)，但誤差應(yīng)在±2秒。
