各種硬度計(jì)的原理、構(gòu)造及應(yīng)用與材料的關(guān)系

硬度反映了材料彈塑性變形特性，是一項(xiàng)重要的力學(xué)性能指標(biāo)。與其他力學(xué)性能的測試方法相比，硬度試驗(yàn)具有下列優(yōu)點(diǎn)：試樣制備簡單，可在各種不同尺寸的試樣上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后試樣基本不受破壞；設(shè)備簡便，操作方便，測量速度快；硬度與強(qiáng)度之間有近似的換算關(guān)系，根據(jù)測出的硬度值就可以粗略地估算強(qiáng)度極限值。所以硬度試驗(yàn)在實(shí)際中得到廣泛地應(yīng)用。
硬度測定是指反一定的形狀和尺寸的較硬物體(壓頭)以一定壓力接觸材料表面，測定材料在變形過程中所表面出來的抗力。有的硬度表示了材料抵抗塑性變形的能力(如不同載荷壓入硬度測試法)，有的硬度表示材料抵抗彈性變形的能力(如肖氏硬度)。通常壓入載荷大于9.81N(1kgf)時(shí)測試的硬度叫宏觀硬度，壓力載荷小于9.81N(1kgf)時(shí)測試的硬度叫微觀硬度。前者用于較在尺寸的試件，希反映材料宏觀范圍性能；后者用于小而薄的試件，希反映微小區(qū)域的性能，如顯微組織中不同的相的硬度，材料表面的硬度等。
硬度計(jì)的種類很多，重點(diǎn)介紹常用的洛氏、布氏、維氏和顯微硬度測試法。
洛氏硬度測試法
洛氏硬度的測量原理
洛氏硬度測量法是最常用的硬度試驗(yàn)方法之一。它是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷和主載荷)作用下，壓入材料的塑性變形濃度來表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。下圖表示了洛氏硬度的測量原理。
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圖中：0-0：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置。
1-1：壓頭在預(yù)載荷P0(98.1N)作用下壓入試件深度為h0時(shí)的位置。h0包括預(yù)載所相起的彈形變形和塑性變形。
2-2：加主載荷P1后，壓頭在總載荷P= P0+ P1的作用下壓入試件的位置。
3-3：去除主載荷P1后但仍保留預(yù)載荷P0時(shí)壓頭的位置，壓頭壓入試樣的深度為h1。由于P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，此時(shí)壓頭受主載荷作用實(shí)際壓入的濃度為h= h1- h0。實(shí)際代表主載P1造成的塑性變形深度。
h值越大，說明試件越軟，h值越小，說明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù)K減去壓痕深度h的數(shù)值來表示硬度的高低。并規(guī)定0.002mm為一個(gè)洛氏硬度單位，用符號HR表示，則洛氏硬度值為：
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此值為無量綱數(shù)。測量時(shí)可直接在表盤上讀出。表盤上有紅、黑兩種刻度，紅色的30和黑色的0相重合。
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