认识一下硬度计

硬度计是一种硬度测试仪器。其通过不同的原理实施加载力在测量样品上，通过计算公式获得测量样品物质硬度值的测量仪器设备。

金属硬度测量最早由雷奥姆尔提出硬度定义，表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力，是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好，常应用于钢铁、铸造、热处理、汽车零部件、轴承、橡胶塑料等金属和非金属行业。

硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

其根据机型大小可分为便携式和台式：

便携式机型

主要用于测量大型工件或者已安装好不易移动的工件。特点是体积小，易携带易使用，分别有数显式、表显式，且可搭配相应的硬度计支架组合成台式机型，方便测量。

台式机型

主要用于测量小型测量样品以及需试验力较大的工件。特点是试验力大，功能多样化，有显微硬度计、橡胶硬度计、胶囊硬度计等。分为手动型、自动型，可搭配计算机、打印机等数码电子设备，方便测量数据的记录以及储存。。

根据不同测量标准可分为布氏、洛氏、维氏、努普氏、里氏、肖氏、邵氏以及国际橡胶硬度计等。

布氏硬度计

自动转塔数显布氏硬度计，采用独特的双核双芯片，改变以往的锤压式加荷方法。采用CPU控制，传感器采集信号，步进电机加荷的闭环控制系统。具备了10级试验力，可分别测试布氏硬度的10种标尺。操作简便。

其原理是用一定大小的试验力(F)把直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入被测表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径D(mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据 D从布氏硬度标准表中查出HB值。其测量压头一般是球形压头，分为硬质合金球(也称碳化物，测值简写为HBW)和淬火钢球(测值简写为HBS)。同等试验力用两种不同压头测量，HBS值偏小。

该硬度计一般适用于测量铸件，大型工件，对测量样品的表面没有非常高的要求，因此常用于测量原材料，没有经过热处理的工件。缺点是相比于其他硬度计的测量时间稍长一些。

洛氏硬度计

数显洛氏硬度计是机电一体化的硬度测试仪器。其外观新颖，大屏显示，菜单式结构，采用微机控制，硬度值以数字直接显示，硬度测试结果可直接打印输出，升降螺杆与旋轮间自动反馈锁合，外接RS232超级终端设置，可外接打印机，具有良好的可靠性、可操作性和直观性；除试台升降外，完全实现了自动化，消除了操作和读数误差。

洛氏硬度计是依据洛氏硬度试验原理设计的，只需单侧接触试样即可测试金属硬度，依靠磁力将其测头吸附在钢铁表面，不需要对试样进行支撑，测试精度符合标准GB/T230、ISO6508，不低于台式洛氏硬度计。

根据试验力的大小分为洛氏和表面洛氏。洛氏试验力范围60-100-150kg，适用于大型工件；表面洛氏为15-30-45kg，适用于薄件工件，硬化层等。其工作原理是在规定条件下，将压头分两个步骤压入试样表面。卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。其压头一般有金刚石压头和球形压头，多用于测量频率大的质检单位。

维氏硬度计

维氏硬度计是光机电一体化的高新技术产品，该机器造型新颖，具有良好的可靠性、可操作性和直观性，是采用机械技术和光电技术的新型维氏和努普硬度测试仪器。其试验力比较多，只要工件表面的粗糙度符合标准都可以检测。

其工作原理与布氏硬度计相似，是以49.03-980.7N的负荷将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面，保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。

维氏硬度计还有小负荷维氏硬度、显微维氏硬度。小负荷维氏硬度试验负荷﹤1.949.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度试验负荷﹤1.961N，适用于金属箔、薄表面层的硬度测定。

努氏硬度计

努氏硬度是以发明人美国的Knoop命名的。过去又称克氏硬度、克努普硬度、努普硬度。在我国列为小负荷硬度试验，也可称其为显微硬度。它与显微维氏硬度试验一样，使用较小的力以特殊形状的压头进行试验。测量压痕对角线求得硬度值。

努氏硬度计与维氏硬度计原理相似，维氏压头是相对面夹角为136°的方锥形金刚石，努普式压头是相对面夹角为172°的棱体金刚石。将顶部两棱之间的a角为172.5°和β角为130°的棱锥体金刚石压头用规定的试验力压入试样表面，经一定的保持时间后卸除试验力。试验力除以试样表面的压痕投影面积之商即为努氏硬度。

其测量压痕比维氏还要浅，适用于更薄的工件，特别适于测试硬而脆的材料，常被用于测试珐琅、玻璃、人造金刚石、金属陶瓷及矿物等材料。它还可用于表面硬化层有效深度的测定，用于细小零件、小面积、薄材料、细线材、刀刃附近的硬度、电镀层及牙科材料硬度的测试。

里氏硬度计

里氏硬度计是一种测试器材，是便携式硬度计的一种，体积小，重量轻，适用于已安装的机械组装部件、模具型腔等试验空间很狭小的工件、大型工件大范围内多处测量部位的快速测量试验。

其原理是随着单片技术的发展，1978年，瑞士人Leeb博士首次提出了一种全新的测硬方法，它的基本原理是具有一定质量的冲击体在一定的试验力作用下冲击试样表面，测量冲击体距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度，利用电磁原理，感应与速度成正比的电压。

通常选择其型号是取决于测量样品的薄厚及质量。若工件质量小于2kg，需与质量大于5kg的支撑体耦合；若工件质量范围在2-5kg，需质量大于5kg的物体支撑测量。

肖氏硬度计

肖氏硬度计是一种测量橡胶、塑料、金属材料等硬度的仪器，由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先发明。

Shore scleroscope hardness，简称HS，表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔首先提出。应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。肖氏硬度计适用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值。用于测定橡胶、塑料、金属材料等的硬度。在橡胶、塑料行业中常称作邵氏硬度。

邵氏、肖氏硬度计区别：一个产品，其中许多零部件都要有一定的硬度，否则，其零部件可能还未在出厂前的装配中就变形或出某种问题而使产品无法出厂，或者出了厂后因某个零部件不耐磨而无法使用。因此，产品的零部件的硬度测试在生产中是极其重要的，特别是模具的生产。硬度的测试主要有测金属和非金属(塑料、橡胶等)两大类。许多产品都需要知道其零部件的硬度，比如一付模具，如硬度不够，就会很快磨损；有时小到一个螺钉也要知道其硬度，防范它是用A3低碳钢制成而造成螺纹易滑扣；现在大量的电子产品用塑料制成外壳，也常需要测其硬度。

邵氏硬度计

邵氏硬度计也是便携式硬度计的一种，也是橡胶硬度计的一种。广泛应用于橡胶、塑料的硬度测定。具有结构简单、使用方便、型小体轻、读数直观等特点，既可以随身携带手持测量，也可以装置在配套生产的同型号定荷架上定荷测定。

它是测定硫化橡胶和塑料制品硬度的仪器，其工作原理是具有一定形状的钢制压，在试验力作用下垂直压入试样表面，当压足表面与试样表面完全贴合时，压针尖端面相对压足平面有一定的伸出长度L，以L值的大小来表征邵氏硬度的大小，L值越大，表示邵尔硬度越低，反之越高。

邵氏硬度计主要分为三类：即A型、C型和D型。它们的测量原理完全相同，所不同的是测量针的尺寸不同。其中A型的针尖直径为0.79mm，用来测量软塑料、橡胶、合成橡胶、毡、皮革；C型的测针是一个圆球直径5mm，用来测量泡沫材料和海绵等软性材料；D型的针尖直径为0.2mm，即半径为R0.1，用来测量硬塑料和硬橡胶的硬度，例如地板材料、保龄球等现场测量硬度。

国际橡胶硬度计

橡胶硬度计特点及用途：橡胶邵尔A硬度计用于测定硫化橡胶和塑料制品的硬度，硬度计表头安装在台架上，测量方便准确，也可取下橡胶硬度计表头，在生产橡胶硬度计现场测量，符合GB/T531《硫化橡胶邵尔A硬度试验方法》、GB2411《塑料邵氏硬度试验方法》等标准要求。

邵氏测量是使用历史最为悠久、应用最广泛和最方便的橡胶硬度测量手段。我国所使用的橡胶硬度计绝大多数是A型邵氏硬度计，约占国内橡胶硬度计90%以上。邵氏硬度计携带方便、结果简单、操作方便、测量迅速，特别适合于现场的硬度测定，长期以来，一直用于成品和半成品硬度性能的测定以及控制橡胶产品的质量。邵氏硬度由于尚不存在国家计量基准和标准，采用分部检定法，检定的方法和思路演绎着试验方法标准的要求，但效果很不理想。造成不合格率非常高，并且对硬度计的示值误差的控制非常不理想，即依照原规程检定合格的A型邵氏硬度计示值误差可能很大，不能满足实际使用的需要；检定不合格的A型邵氏硬度计示值误差可能并很大。由广东省计量科学研究所和北京橡胶研究设计院联合研制的标准橡胶国际硬度（IRHD）块，不仅具有良好的长期稳定性和弹性，还具有良好的弹性，用于A型邵氏硬度试验而不留压痕，可以反复使用。

A型邵氏硬度块与橡胶国际硬度IRHD具有可比性，即在各向同性高弹性材料，两者的测量结果是相同的。由于广东省计量科学研究保存着橡胶国际硬度国家基准，并用性能优良的标准硬度块，给我们的实验和分析提供了条件。