硬度计基本原理 (2)
硬度计的原理
硬度计的原理
硬度计是一种用于测量材料硬度的仪器。
不同类型的硬度计采用不同的原理，以下介绍几种常见的硬度计原理：
1. 布氏硬度计原理：布氏硬度计是通过将一个钢球或钨碳化钨球压入材料表面来测量硬度。
硬度计中的压入深度与施加的载荷成正比。
布氏硬度值通过测量压入球对应的压入深度来确定。
2. 洛氏硬度计原理：洛氏硬度计使用一个金刚石圆锥或硬质合金球在材料表面施加压力来测量硬度。
硬度值由测量压痕的直径和使用的载荷大小来确定。
3. 维氏硬度计原理：维氏硬度计是通过在材料表面施加一个标准的压入载荷，然后测量压痕的对角线长度来测量硬度。
硬度值是通过将载荷和压痕对角线长度的比例与标准维氏硬度标尺进行比较得到的。
4. 硬度计原理：硬度计使用一个钻石或硬质合金锥形针尖，通过施加一定的载荷并测量针尖在材料表面产生的压痕大小来测量硬度。
硬度值由载荷大小和压痕面积的比例确定。
以上是常见的硬度计原理，每种原理都有其适用的材料和测量范围。
在使用硬度计时，需要根据具体的硬度计类型和材料性质选择适当的载荷和试验条件，以确保准确测量材料的硬度。
1/ 1。
硬度测试计的原理
硬度测试计的原理硬度测试计的原理是通过施加一定的力量或压力在材料表面上产生被测物体印痕，然后通过测量印痕的大小来确定材料的硬度。
硬度是一个物质抵抗划伤、穿透或压缩等形式的表面变形能力的指标。
硬度测试计广泛应用于材料科学、机械加工、金属加工、制造工业等领域，用于评估材料的强度、耐久性以及产品的质量。
硬度测试计有多种类型，包括洛氏硬度计、维氏硬度计、巴氏硬度计、布氏硬度计等。
本篇将主要介绍常用的维氏硬度计和洛氏硬度计。
1. 维氏硬度计原理维氏硬度计是最早使用的一种硬度测试方法，它使用一块钢球或钻石锥作为强度量规，在物体表面产生一个压痕。
测试时，以一定的力度将钢球或钻石锥压入试样表面，压痕的直径或长度被用作硬度的指标，较小的压痕表明材料较硬。
维氏硬度计主要用于测量金属材料的硬度。
具体而言，维氏硬度计的原理是利用弹性变形和塑性变形之间的关系来计算硬度。
硬度测试时，大约以0.01mm/s的速度施加在被测材料上的负荷，当压痕稳定出现后，逐渐卸载负荷，测量压痕的长径和短径或者压痕的直径(黏度差)。
使用维氏硬度计进行测试时，将被测材料放在一个硬度测试装置上，然后由操作人员逐渐施加压力，使其与被测物体表面发生接触，形成微小压痕。
通过测量被压痕的直径或长度，可以根据已知公式计算出硬度值。
在维氏硬度计中，最常见的是HV（Vickers硬度）和HK（Knoop硬度）。
维氏硬度计测试有以下优点: 硬度值准确，硬度范围广，适用于多种材料类型，如金属、陶瓷、玻璃等。
2. 洛氏硬度计原理洛氏硬度计是基于通过金刚石做测试头进行测试的一种硬度测量方法。
金刚石是自然界中最硬、最坚固的物质之一，它的硬度为10。
因此，洛氏硬度计主要用于对硬度较高的材料进行测试，如陶瓷、混凝土、玻璃、石材等。
在洛氏硬度计测试中，一定负荷的压力被施加到金刚石测试头上，然后测试头与试样表面直接接触，并施加一定的负荷。
随着负荷的增加，金刚石测试头开始在试样表面上产生一个压痕。
硬度计的结构及原理
硬度计的结构及原理硬度计是一种用于测量物体硬度的仪器。
它可以用于各种材料的硬度测试，如金属、塑料、玻璃等。
硬度计有多种结构和原理，下面将介绍几种常见的硬度计结构及其工作原理。
1. 性能取样硬度计性能取样硬度计是一种常见的硬度计，常用于金属材料的硬度测试。
它的结构主要包括压头、支撑系统、读数装置等部件。
原理是通过在物体表面施加一定的压力，使硬度计用压头在物体表面留下一个微小的痕迹（印痕），然后通过观察印痕的尺寸，或者测量印痕深度、硬度计对印痕产生的压痕的直径进行计算，从而得到物体的硬度值。
2. 显微硬度计显微硬度计是一种用于微小尺寸的硬度测试的仪器，主要用于薄膜、涂层等微小尺寸的材料硬度测试。
它的结构主要包括显微镜、压头、移动台等部件。
原理是通过在物体表面施加一定的压力，并以显微镜观察到压头对物体产生的压痕，然后通过观察压痕的尺寸、形状等参数，计算出物体的硬度值。
3. 超声硬度计超声硬度计是一种利用超声波的传播速度来测量物体硬度的仪器。
它的结构主要包括发射源、接收器、控制器等部件。
原理是通过在物体表面施加一定的超声波脉冲，该脉冲经过物体后被接收器接收到，然后通过测量超声波在物体中传播的时间，计算出物体的硬度值。
4. 磨耗硬度计磨耗硬度计是一种用于测量材料抗磨损性能的仪器。
它的结构主要包括转盘、压头、计时器等部件。
原理是通过在物体表面施加一定的力，并使压头在物体表面旋转一定的圈数，然后通过测量磨损后的压头直径减小量，或者测量磨损后物体表面的质量减小量，计算出物体的硬度值。
5. 印痕硬度计印痕硬度计是一种用于测量物体抗压性能的仪器。
它的结构主要包括压头、支撑系统、读数装置等部件。
原理是通过在物体表面施加一定的压力，使压头在物体表面留下一个明显的压痕，然后通过观察印痕的形状、大小等参数，计算出物体的硬度值。
不同的硬度计在结构和工作原理上有所不同，但它们的共同目标都是测量物体的硬度。
通过选择合适的硬度计，可以对不同类型的材料进行硬度测试，帮助工程师和科学家评估材料的物理性能和质量，进而指导产品的设计和制造过程。
硬度计的原理及应用
硬度计的原理及应用1. 介绍硬度计硬度计是一种用于测量物体材料硬度的仪器。
硬度是指物体抵抗划痕或挤压的能力，是材料内部结构和力学性质的重要指标之一。
硬度计通过对材料施加标准化的载荷，并测量材料产生的变形或缺陷大小，从而确定材料硬度。
硬度计的原理和应用在材料科学、工程技术、品质控制等领域具有重要意义。
2. 硬度计的原理硬度计主要根据材料在受压缩力作用下的形变程度来进行硬度测量。
下面介绍几种常见的硬度计原理：2.1 布氏硬度计原理布氏硬度计是最常用的硬度计之一。
它通过用一个硬球或钻石金字塔压入材料表面，然后测量产生的印记直径或对角线长度，从而计算出硬度值。
布氏硬度计的唯一缺点是由于测量的是材料表面硬度，所以对于不均匀的材料来说，测量结果可能不准确。
2.2 洛氏硬度计原理洛氏硬度计也是一种常用的硬度计。
它使用一个金刚石圆锥压入材料表面，然后根据金刚石圆锥的压入深度来测量硬度。
与布氏硬度计相比，洛氏硬度计在测量不均匀材料硬度时更准确。
2.3 维氏硬度计原理维氏硬度计是通过用一个钢球压入材料表面，然后测量所产生的印记直径来测量硬度的。
与布氏硬度计和洛氏硬度计不同，维氏硬度计可以测量相对较软的材料，如橡胶和塑料等。
3. 硬度计的应用硬度计在材料科学和工程领域有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域：3.1 材料研究与开发硬度计广泛应用于材料研究与开发领域。
通过不同的硬度计测试方法，可以对材料的力学性质、变形特性和抗磨损能力等进行评估。
这些数据在材料开发和设计过程中起到重要的指导作用。
3.2 品质控制在制造业中，硬度计也被广泛应用于品质控制。
通过对材料进行硬度测试，可以判断产品的质量是否符合标准要求。
例如，在汽车制造业中，对发动机传动部件的硬度进行测试，以确保其强度和耐磨性达到预期要求。
3.3 金属加工在金属加工行业，硬度计被用于评估金属材料的硬度。
根据不同的加工要求和应用场景，可以选择不同类型的硬度计进行测试。
洛氏硬度计原理
洛氏硬度计原理
洛氏硬度计是一种常用的测量材料硬度的方法，其原理基于物体在受到力作用时产生的表面塑性变形程度来判断材料的硬度。
具体来说，洛氏硬度计通过将一个金刚石锥形压头嵌入材料表面，然后在一定加载力下将其慢慢压入材料中一定深度，最后通过观察钻头的刻痕大小来确定材料的硬度。
在测量过程中，洛氏硬度计采用了两个主要的原理：弹性原理和塑性原理。
首先，当金刚石压头施加一定的加载力到材料表面时，材料会产生弹性变形。
这个加载力会导致金刚石压头和材料之间形成一种弹簧作用，使金刚石压头的弹性变形产生。
此时，测量者可以通过观察取样的弹性恢复情况来推断材料的硬度。
其次，在金刚石压头继续向材料内部施加力的过程中，当超过了材料的弹性极限时，金刚石压头和材料之间的接触区域就会发生塑性变形。
也就是说，材料开始在金刚石压头的作用下发生塑性流动，形成一个锥形或圆锥形的刻痕。
最后，通过测量这个刻痕的对角线长度来计算材料的硬度值。
通常情况下，洛氏硬度计会通过一个光学显微镜来观察并测量这个刻痕的长度，然后根据预先设定的硬度比例进行计算，得出材料的洛氏硬度值。
总的来说，洛氏硬度计利用了物体在受力作用下产生的表面塑
性变形情况来判断材料的硬度，其测量原理基于弹性变形和塑性变形的过程，并通过观察和测量刻痕长度来得出硬度值。
维氏硬度计的测量原理
维氏硬度计的测量原理
1. 弹性变形原理，维氏硬度计利用物体表面受力后的弹性变形程度来测量硬度。
测量时，维氏硬度计的钻头或球形压头施加在待测物体表面上，产生一个标准化的压痕。
根据物体表面的弹性变形程度，可以推断物体的硬度。
2. 压头形状，维氏硬度计常用的压头形状有钻头和球形压头。
钻头适用于测量金属材料的硬度，球形压头适用于测量非金属材料的硬度。
压头的形状对于测量结果的准确性有一定影响。
3. 压头施加力，维氏硬度计通过调节压头施加的力来进行硬度测量。
压头施加的力与硬度之间存在一定的关系，通过测量压头施加的力以及压痕的尺寸，可以计算出物体的硬度值。
4. 压痕尺寸测量，在维氏硬度计中，测量压痕的尺寸是确定硬度值的重要步骤。
通常使用显微镜或光学设备来测量压痕的直径或对角线长度。
根据压痕的尺寸和压头施加力，可以利用标准化的硬度公式计算出物体的硬度值。
5. 硬度计算：根据维氏硬度计的测量原理，可以通过以下公式
计算物体的硬度值：
维氏硬度值 = 压头施加力 / 压痕的表面积。
综上所述，维氏硬度计的测量原理基于物体表面的弹性变形程度，通过施加标准化的压头形状和力，并测量压痕的尺寸来计算物体的硬度值。
这种测量原理在工程、材料科学等领域中得到广泛应用。
硬度计的工作原理及应用
硬度计的工作原理及应用1. 硬度计的工作原理硬度计是一种用于测量材料硬度的仪器。
通过对材料施加恒定的压力，再测量压入深度或压印直径，从而确定材料的硬度。
常用的硬度计包括布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。
1.1 布氏硬度计的工作原理布氏硬度计是最常用的硬度测试方法之一。
它使用一个金属钢球或钢柱作为压头，通过用一定力量将压头压入材料表面，然后测量压头压入深度来评估材料的硬度。
1.2 洛氏硬度计的工作原理洛氏硬度计是另一种常用的硬度测试方法。
它使用一个钻石压头，通过在材料表面压印一个小凹痕，然后测量凹痕的对角线长度来评估材料的硬度。
洛氏硬度计通常用于测试较硬的材料，例如金属。
1.3 维氏硬度计的工作原理维氏硬度计是一种用于测量材料硬度的便携式仪器。
它通过将一根金属针尖压入材料表面，然后测量针尖插入深度来评估材料的硬度。
维氏硬度计常用于测试喷涂涂层、热处理表面硬度等。
2. 硬度计的应用硬度计广泛应用于各个行业，用于评估材料的硬度和质量。
以下是硬度计的一些常见应用：2.1 材料鉴定硬度计可用于鉴定材料的硬度，从而判断其质量和特性。
例如，在金属加工行业中，硬度测试可以评估材料的强度、耐磨性和变形能力，帮助制定适当的生产工艺。
2.2 质量控制硬度计可用于质量控制过程中对材料硬度的监测。
通过定期测试材料的硬度，可以确保生产的产品符合规定的硬度标准。
这对于保证产品的一致性和可靠性至关重要。
2.3 材料比较硬度计可以用于比较不同材料的硬度。
通过对不同材料进行硬度测试，可以评估它们在特定应用中的适用性。
例如，在工程领域中，硬度测试被用于选择最适合特定用途的材料。
2.4 强度分析硬度测试可用于评估材料的强度。
通过测量材料的硬度，可以间接评估其抗拉强度和抗压强度。
这对于设计和评估结构、零件和工具的性能至关重要。
2.5 质量检测硬度计还可用于质量检测和质量控制过程中的故障排除。
通过测试材料的硬度，可以检测是否存在材料缺陷、裂纹和不良加工等问题。
硬度计作业指导书
硬度计作业指导书一、引言硬度计是一种用于测量材料硬度的仪器，广泛应用于材料科学、工程材料、金属加工、质量控制等领域。
本作业指导书旨在提供详细的操作步骤和注意事项，以确保正确、准确地使用硬度计进行测量。
二、硬度计的基本原理硬度计的基本原理是利用试验方法在材料表面施加一定的载荷，然后测量材料在这个载荷下的表面硬度。
常见的硬度计包括布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。
在测量过程中，需要注意选择适当的载荷和钻头，以确保测量结果的准确性。
三、操作步骤1. 准备工作a. 确保硬度计处于水平稳定的工作台上，并且没有任何杂物阻碍测量。
b. 检查硬度计的钻头是否干净，如有污垢需要进行清洁。
c. 打开硬度计的电源，等待其预热至工作温度。
2. 校准硬度计a. 使用已知硬度的标准样品进行校准。
将标准样品放置在硬度计的测量台上。
b. 轻轻旋转硬度计的调节钮，调整钻头的位置，使其与标准样品接触。
c. 施加适当的载荷，观察硬度计显示的数值，并与标准样品的硬度进行比较。
d. 如有偏差，根据硬度计的说明书进行调整，直至测量结果与标准样品一致。
3. 测量待测样品a. 将待测样品放置在硬度计的测量台上，确保样品表面平整、干净。
b. 轻轻旋转硬度计的调节钮，调整钻头的位置，使其与待测样品接触。
c. 施加适当的载荷，观察硬度计显示的数值，并记录下来。
d. 如需多点测量，可以在不同位置进行重复操作，以获得更准确的结果。
四、注意事项1. 硬度计的使用环境应保持稳定，避免温度、湿度等因素对测量结果的影响。
2. 在进行测量前，必须确保待测样品表面平整、干净，以避免测量误差。
3. 在测量过程中，应保持手部稳定，避免手部震动对测量结果的影响。
4. 避免使用过大的载荷，以免对待测样品造成损伤。
5. 定期对硬度计进行校准，以确保测量结果的准确性。
五、数据处理与结果分析1. 将测量得到的硬度数值记录下来，并根据需要进行单位换算。
2. 根据硬度计的说明书，将硬度数值转换为相应的硬度标准。
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附录一 硬度计基本原理
一、布尔硬度(HB) 1、基本原理
将载荷P 和直线为Ｄ的淬火钢球压入试样的表面,并保持一定时间，然后去除载荷P ，测量压痕直径d ，见图1所示.最后计算出布氏硬度值。
计算公式如下:若压痕的深度为h,则压痕的面积为
)(2
22d D D D
Dh F --=
=ππ
HB F P =
=
图１布尔硬度计测量原理图
式中
F
P
—-计算平均压力，以此人为试样硬度值,称布氏硬度值,以符号ＨB 表示。
P —-施加的载荷; F －—压痕的表面积； D--钢球的直径； d ——压痕直径.
在P 和D 一定的情况，布氏硬度的高低取决于压痕的直径ｄ，ｄ越大，表明材料的HB 值越低即材料软;反之材料硬度高即ＨB 值越大。
在具体测量时，并不是每次都按上述公式去算,而是根据D 与P 值的大小，测量出痕压的直径d ，然后查表即得,这种表格就是根据上述公式计算制出的,可参考附录一。
由于材料有硬有软,工件有厚、薄、大、小之分，为适应不同情况,其压头有φ2．５m ｍ、φ５mm 、φ1０mm 三种钢球。
载荷有156Ｎ、６2５N 、1875Ｎ、
2500Ｎ、７500N、10０00N、30000N7种。
在具体测量时只要满足P/D2为常数，则对同一材料来说，布氏硬度值都相同;对不同材料,所得布氏硬度值是可进行比较的。
国家标准规定P／D２为3０、１0、2．5三种。
按表1布氏硬度试验的规范来选择钢球直径D和加压负荷P以及保压时间.在试样截面大小和厚度允许的情况下,尽可能选用直径大的钢球和大的载荷，这样更接近于材料的真实性能；同时测量的压痕大，误差也小。
所以测定钢的硬度时,尽可能用φ10mｍ钢球和3０000N的载荷。
压痕直径应在0.25Ｄ＜ｄ〈0.6D的范围内，否则试验结果无效，应选其他规范重做实验。
这是因为ｄ值太小，灵敏度和准确性将降低，若d 值太大，压痕的几何形状不能保持相似的关系，影响准确性.
表1布氏硬度实验规范
金属类型布氏硬
度范围
(HB）
负荷P
与压头直
径Ｄ的关
系
钢球直径
D(mｍ)
钢球直径D
（mm)
负荷P/N 载荷持续
时间（s）
黑色金属１4０～
45０
6~3
4～2
〈２
P=3０Ｄ210。
0
5。
0
２．5
3000０
７500
1８95
１0
〈１40 〉6
6～3
<３
P=１0D210.0
5.0
2。
5
1０000
25００
6２5
10
有色金属〈１３0 ６~3
４~2
〈２
P=3０D210。
0
5。
0
2.5
3００00
7500
18９5
3０
36~１30 ９～3
6～３
<3
P=10D21０.0
5。
0
2．５
１0０00
25００
６25
３0
8~３5 >6
6~3
〈３
P=2.５Ｄ
２
１０。
0
5．0
2.5
2500
6２5
15６
６0
布氏硬度计的压头，是淬火的高碳工具钢制的钢球,为了避免钢球压裂或变形,不能测太硬的材料。
2．布氏硬度计的构造与操作
常用布氏硬度计有油压式和杠杆式两种，油压式是通过液体来传递压力,是比较早期的硬度计类型,容易产生过载等缺点。
目前多采有杠杆式硬度计,它是通过杠杆来传递补压力，是较完善的硬度计．现以HB—3000型布氏硬度计为例，介绍其主要结构，见图２所示。
指示灯—－用于表示加载过程；
压头——是淬火钢球制成；
载物台——放置试样;
升降丝杆——使载物台升降的机构;
手轮-—使丝杆发生上、下旋转;
时间定位器--用于控制加载时间;
加载按钮——用于施加载荷。
二、洛氏硬度（ＨR）
洛氏硬度法克服了布氏硬度法的缺点，它的压痕较小,
可测较高硬度,可直接读数，操作方法、效率高，帮为热处理产品检验的主要方法之一.
１、测试原理
洛氏硬度法也采用压入法，它用金刚石和钢球作压头。
但它是以压痕的陷凹深度作为计量硬度指标.
为了可以用一个试验机测定从软到硬的材料的硬度，采用了不同的压头和总负荷,组成了１5种不同的洛氏硬度标尺。
表2所示为各种洛氏硬度标尺的、试验条件及其应用．钢铁材料常用HＲB和HＲＣ两种标尺测定。
表２各种洛氏硬度标尺的试验条件及其应用
各种洛氏硬度的测量原理都相似,现以测量H ＲC 为例说明之。
图３-５是洛氏硬度计测量原理图,一般较硬的金属材料(如淬火后的工件）用金刚石压头,较软的金属材料用钢球压头。
图3 洛氏硬度计测量原理图
总载荷P 分为两次加在压头上.首先加入预载荷p 0,使压头与试样的表面接触良好,此时压痕深度为h 1(见图３a)；然后加入主载茶p 1,这时总载荷P= ｐ0 +p １，此时压痕深度增加到h 2位置(见图3b ）。
随后将主载荷卸除,此时压痕由于加载时所产生的弹性变形已恢复,这时压痕深度ｈ３＝ ｈ２ –h 1(见图3c ）作为测量的依据.
如果直接以压痕深度h 来作计算硬度指标，那么就会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值反而大的现象，这不符合人们的习惯。
因此用一常数k 来减去所得的压痕深度值作为洛氏硬度的指标。
即H Ｒ=k —h
当以钢球为压头时，k=0。
26;以金刚石锥体为压头时，k=0。
２，此外,在读数上又规定以压入深度０。
0０2作为标尺刻度的一格,这样前者的０。
26常数相当于13０格,后者0。
2常数相当于１00格，因此洛氏硬度值可由下式确定:
h
HＲC=100—
.0
002
因此当压痕深度为0。
2mm时,HRＣ=０。
2．洛氏硬度机的构造与操作
洛氏硬度计类型较多,外形构造也不同,但构造原理及主要部件相同,见图4所示。
图4。