硬度计就是测量材料硬度的仪器。一般常把材料的硬度作为衡量材料耐磨性的指标,硬度越高,耐磨性越好。硬度的测定常用压入法。把规定的压头压入金属材料表面层,然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。根据压头和压力不同,常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度)和维氏硬度等。而作为测量硬度的仪器,按照硬度计的工作原理可以分为:里氏硬度计、洛氏硬度计、布氏硬度计、邵氏硬度计、肖氏硬度计、巴氏硬度计、显微硬度计、摩氏硬度计、维氏硬度计等。
布氏硬度计,是用直径为D的淬火钢球或硬质合金球,以相应的试验力F压入试样表面,保持规定的时间后卸除试验力,在试样表面留下球形压痕,布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。用淬火钢球作压头时,布氏硬度用符号“HBS”表示;用硬质合金球作压头,布氏硬度用符号“HBW”表示。
硬度计试验的优点是:试验时使用的压头直径较大,在试样表面上留下压痕也较大,测得的硬度值也较准确。布氏
布氏硬度计试验的缺点是:对金属表面的损伤较大,不易测试太薄工件的硬度,也不适于测定成品件的硬度。
布氏硬度试验常用来测定原材料、半成品及性能不均匀的材料(如铸铁)硬度。
洛氏硬度计,洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球作压头,以规定的试验力使其压入试样表面。试验时,先加初试验力,然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力,在保留初试验力的情况下,根据试样表面压痕深度,确定被测金属材料的洛氏硬度值。
洛氏硬度计的优点:①操作简单迅速,效率高,直接从指示器上可读出硬度值; ②压痕小,故可直接测量成品或较薄工件的硬度;③对于HRA和HRC采用金刚石压头,可测量高硬度薄层和深层的材料。
洛氏硬度计的缺点:由于压痕小,测得的数值不够准确,通常要在试样不同部位测定四次以上,取其平均值为该材料的硬度值。
维氏硬度,维氏硬度试验原理与布氏硬度相似,也是根据压痕单位表面积上的试验力大小来计算硬度值。区别在于压头采用锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体,将其以选定的试验力压入试样表面,按规定保持一定时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度,维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示,符号HV。
维氏硬度法适用范围宽,尤其适用于测定金属镀层、薄片金属及化学热处理后的表面硬度,其结果精确可靠。当试验力小于0.2 kgf (1.961N)时,可用于测量金相组织中不同相的硬度。
维氏硬度计的优点:①与布氏、洛氏硬度试验比较,维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束;②不存在压头变形问题; ③压痕轮廓清晰,采用对角线长度计量,精确可靠,硬度值误差较小。
维氏硬度计的缺点:其硬度值需要先测量对角线长度,然后经计算或查表确定,故效率不如洛氏硬度试验高。