什么是硬度计：硬度、类型和使用指南

什么是硬度计：硬度、类型和使用指南

硬度计是材料科学领域必不可少的工具，旨在提供一种测量多种材料硬度的标准化方法。在本文中，无论您的教育背景如何，您都将能够了解硬度计的基础知识、工作原理和众多应用，并做出与材料硬度测试相关的有效决策。

图 1：硬度计

什么是硬度计

一种专门用于测量材料硬度（尤其是弹性材料）的仪器。它由硬度计刻度组成，该刻度可量化硬度，并且是一种相当标准化的方法来检查材料的抗压痕性。此外，它的刻度范围从 0 到 100，其中 0 表示最软，而 100 表示最硬的材料。不同类型的硬度计刻度包括肖氏 A、D 和 IRHD，每种都针对特定类型的材料而设计，使其足以满足需要特定硬度才能高效工作的广泛应用。

历史背景

阿尔伯特·F·肖尔是提出测定材料硬度概念的先驱。1920 世纪 XNUMX 年代，他发明了第一台肖氏硬度计，受到全世界的赞誉，并最终成为工业领域的转折点，工业领域要求在材料性能方面进行精确测量，且公差极小。起初，它仅限于测量橡胶硬度，但正如我们今天所谈论的那样，它也是测量塑料和金属的标准工具。

硬度计单位

它没有单位，因为它是一种无量纲测量，但它包括从 0 到 100 的肖氏硬度标度，用于确定不同类型材料的硬度。该标度分为以下类型：

• 肖氏 A 级，适用于软质材料
• 硬质塑料和橡胶的邵氏 D 硬度
• 肖氏 OO 硬度适用于非常柔软的材料

硬度计的用途是什么

由于硬度计用途广泛，因此可用于多种行业和领域。以下是一些主要行业对这种仪器的需求量很大：

• 质量控制
• 材料选择
• 产品开发
• 保养与检查
• 合规与认证

什么是硬度等级

硬度计测量的数值范围为 0-100，表示材料抗压痕的能力，为工业家提供了空间，可针对特定应用精确比较材料。此外，它还表明某种材料在特定环境下的机械负荷下会如何表现。高等级代表硬材料，而低等级代表较软的材料。

硬度计硬度表

便于直观比较材料硬度水平的图表。下表显示部分材料的硬度图表：

了解硬度计硬度标度

了解硬度计的硬度等级对于理解材料在机械应力下的行为至关重要。

深入研究硬度计

硬度计是材料科学领域必不可少的工具，旨在提供一种测量多种材料硬度的标准化方法。因此，理解和解释这些硬度计非常重要，因为它们对于提供具有精确质量控制的材料比较分析至关重要。此外，它们是选择材料及其在特定应用中的适用性的来源，具有预测磨损机制，可帮助工业家安排维护，从而延长材料的使用寿命。

硬度越高越硬还是越软？

这是通过 1 到 100 之间的数值尺度来预测的。尺度上的硬度等级越高，表明材料越坚硬，抗压痕能力越强。

常见硬度计标尺

下面提到了常见的硬度计标尺及其目的和用途：

肖氏 A 级

该标度特别用于解释软性材料的硬度。在这种情况下，压头通常是截锥形。常用于密封件、橡胶轮胎等。

邵氏 D 级

此标度特别用于解释本质上坚硬的材料的硬度，包括半刚性聚合物和硬塑料。在这种情况下，压痕通常更锋利、尖锐。

了解硬度计硬度值

硬度计硬度值用于评估材料的耐磨性和抗压性。这些值与同一尺度上其他材料的硬度相比，因此识别不同的尺度至关重要。理解和解释这些值对于为您的应用选择最佳材料至关重要。此外，它确保材料在硬度、耐用性和柔韧性等性能方面符合规格。

硬度计的类型及其应用

下表显示了不同类型的硬度计及其应用：

如何使用硬度计

以下是使用硬度计的必要步骤：

准备材料

在进行硬度计测试之前，首先要准备好材料。这可以通过考虑以下步骤来完成：

• 确保表面足够光滑和清洁，没有任何污染物。
• 材料试样应具有足够的厚度，以避免穿透另一侧，影响结果。
• 试样温度应保持正常，并控制环境条件。

选择合适的硬度计

另一个重要步骤是选择准确的硬度计进行测试。这完全取决于您要测试的材料类型。对于较软的材料，使用邵氏 A 硬度计；对于较硬的材料，使用邵氏 D 硬度计，反之亦然。此外，应用的特殊性在选择合适的硬度计时也起着重要作用。

进行硬度计测试

以下是进行硬度计测试的主要步骤：

解释结果

在温度和湿度变化等恶劣环境条件下，评估结果可能变得具有挑战性，因为它们会严重影响材料硬度。尽管如此，如果压痕较浅，则表明材料较硬，而压痕较深则表明材料较软。

影响硬度计读数的因素

下面讨论对硬度计读数有很大影响的主要因素：

材料成分

材料的成分对硬度计的读数起着至关重要的作用。不同的橡胶和弹性体具有不同的硬度，这会影响整体读数。其次，材料中的填料和添加剂会通过增强刚度或柔韧性来改变硬度计读数。除此之外，材料均匀性的变化也会显著影响读数。

环境因素

测试的条件也会影响硬度计读数。湿度、环境表面污染物以及温度变化等因素都会影响材料硬度并影响硬度计读数。

测试方法

测试方法会影响硬度计读数。以下因素对方法有重大影响，并最终影响刻度读数：

• 硬度计类型
• 硬度计施加力的变化
• 表面和硬度计之间的接触时间
• 硬度计的操作
• 材料表面的平整度

扩大硬度测试领域：超越硬度计

由于硬度计仅限于弹性材料。还有三种其他硬度测试技术可用于测量更硬的材料，并具有其他特性和能力。这些如下所述：

布氏硬度

在该测试中，压头基本上是一个直径为10mm的碳化物球。当它遇到材料表面时，测量该表面上的压痕直径。它主要适用于金属和其他大型部件。

图2：布氏硬度试验机

洛氏硬度

在该测试中，涉及两个载荷，即小载荷和大载荷。压头是一个钢球，它压入材料表面。结果计算出压入深度，显示材料的硬度。它主要适用于复合材料和硬质塑料。

图3：洛氏硬度试验机

维氏硬度

该测试涉及一个金刚石金字塔压头，该压头可穿透材料表面。测量压痕（方形）的对角线，这有助于确定材料硬度。它主要适用于涂层和陶瓷材料。

图4：维氏硬度试验机

硬度标度比较

下表对不同硬度等级进行了比较分析：

选择合适的硬度测试

选择正确的测试来测量材料的硬度至关重要，因为整个机械性能及其在应用中的使用取决于正确的测量。选择适当的技术时应牢记以下参数：

• 材料种类
• 所需的准确度和精确度
• 测试要求

工程师和设计师需要考虑的问题

设计师和工程师在制造特定产品或组件以满足特定应用要求时，应考虑各种重要因素和参数。

硬度对材料性能的影响

硬度对强度、延展性和耐磨性等多种材料特性有着重要影响。

• 硬度值高的材料往往具有优异的强度和抗冲击性。
• 低硬度值影响材料的延展行为，适用于塑料和其他软金属等应用。
• 更坚硬的材料还具有良好的耐磨性，可延长材料部件的整体寿命。

针对特定硬度要求进行设计

需要特定硬度的部件可确保更长的使用寿命和性能效率。设计此类部件并非易事，因为它们需要特定的测试条件，例如必须承受各种环境下的功能以及承受负载的材料兼容性。

在工程图中指定硬度

要指定硬度，您需要确定工程制图中常用的标度。这些标度如下：

• 洛氏硬度（HRC），标记为 HRC XX-XX 或 HRC XX min。
• 布氏硬度 (HB)，符号为 HB XXX
• 肖氏硬度（肖氏 A、肖氏 D），标记为肖氏 A XX 或肖氏 D XX

拓发如何帮助您

拓发通过提供以下设施帮助您确保产品的耐用性和质量：

• 硬度测试专业知识
• 精密加工卓越
• 与专家建立合作伙伴关系

结语

总之，硬度测试在确定和解释某种材料的整体机械性能方面起着重要作用。因此，应使用有效和最佳的工具来计算材料的这些重要特性。由于其独特的功能，硬度计已成为工业家和工程师寻找有效解决方案以延长材料组件寿命以及耐用性和效率的重要工具。

常见问题

为什么硬度计对 CNC 零件很重要？

它保证了材料的硬度优化，提高了耐用性以及精密加工零件的性能。

70 硬度计 vs 90 硬度计

70 硬度计适用于垫圈等较软的材料，而 90 硬度计适用于密封件等较硬的材料。

什么是双硬度计

单个零件或组件内具有不同硬度水平的材料指的是双硬度计，即刚性和柔性的混合。

肖氏硬度与硬度计

肖氏硬度是用于测量材料硬度的技术，硬度计是用于此目的的工具。