材料硬度测试：邵氏硬度与洛氏硬度的原理与应用

材料硬度测试：邵氏硬度与洛氏硬度的原理与应用

硬度是材料科学中的一个重要参数，用于衡量材料抵抗外力压入其表面的能力。硬度测试广泛应用于橡胶、塑料、金属等材料的性能检测。本文将详细介绍两种常见的硬度测试方法：邵氏硬度和洛氏硬度，包括它们的测试原理、适用范围以及相关的测试标准。

硬度测试的分类

邵氏硬度

邵氏硬度所对应测量仪器为邵氏硬度计，主要分为三类：A型，C型和 D型。其测量原理完全相同，所不同的是测针的尺寸特别是尖端直径不同，C型最大，D型最小。

• A型适用于一般橡胶、合成橡胶、软橡胶，多元脂、皮革、蜡等。
• C型适用于橡塑并用、塑料中含有发泡剂制成的微孔材料。
• D型适用于一般硬橡胶、树脂、压克力、玻璃、热塑性橡胶、印刷板、纤维等。

A型硬度计示值低于10HA或高于90HA时是不准确的，建议相应更换C型和D型进行测量。

洛氏硬度

测量薄件、小件的硬度以及具有薄或中等厚度硬化层零件的表面硬度。N标尺，适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA测试的材料。T标尺，适用于类似洛氏硬度的HRB测试的材料。

硬度测定原理

邵氏硬度

用邵氏硬度计插入被测材料，表盘上的指针通过弹簧与一个刺针相连，用针刺入被测物表面，表盘上所显示的数值即为硬度值。

洛氏硬度

将压头（金刚石圆锥或硬质合金球）分两个步骤压入试样的表面，经规定保持时间后，卸除主试验力F，测量在初试验力F0下的残余压痕深度h。

硬度试样的要求

橡胶及塑料试样外表面均应光滑、平坦、不应有缺陷、机械损伤及杂质。

• 橡胶的试样厚度不小于6mm，宽度不小于15mm，长度不小于35mm，试样厚度不到6mm时，可用一样的胶片堆叠测定，但不超越4层，并要求胶片上下平行。橡胶硬度测定温度限定18-28摄氏度，试样在实验温度下应至多寄存5小时。
• 塑料试样不正方形，边长50mm、厚度6mm。也允许采用50X15mm的试样。塑料硬度测定温度规则为20℃±2℃，试样在实验温度下搁置16小时。

硬度适用范围

• 洛氏硬度可测试较硬的材料，如聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚酰胺。
• 邵氏硬度用于测试弹性体、橡胶和较软的材料，如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。

硬度测试标准

• GB/T 2411-2018 塑料和硬橡胶　使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度）
• GB/T 531.1-2018 硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）
• GB/T 3398.1-2008 塑料 硬度测定 第1部分：球压痕法
• GB/T 3398.2-2008 塑料 硬度测定 第2部分：洛氏硬度
• GB/T 5766-2023 摩擦材料洛氏硬度试验方法
• GB/T 10807-2006 软质泡沫聚合材料 硬度的测定（压陷法）
• GB/T 6031-2017硫化橡胶或热塑性橡胶 硬度的测定(10IRHD～100IRHD)
• ISO 2039-1：2001塑料.硬度测定.第1部分:压球法
• ISO 2039-2：1987 塑料.硬度的测定.第2部分:洛氏硬度
• ISO 48-4-2018邵氏硬度标度用于确定硫化橡胶和热塑性塑料的压痕硬度
• ASTM D785-2023 塑料和电绝缘材料洛氏硬度的试验方法
• ASTM D2240-2021 橡胶性能的标准试验方法-硬度计硬度。

邵氏A硬度与D硬度换算由上表可知，邵氏硬度90A以下的材料以硬度A来计量硬度，高于90A的材料用D表来测量硬度。而当HD型的读数小于20时就用A型的。

邵氏A硬度和邵氏D硬度测量方法不一样，所以只有近似的换算关系，两种换算公式如下：

1. D=A-50
2. A=0.173D+86.58