硬度计培训教材

S——压痕表面积（mm2） D——钢球直径（mm） d——压痕直径
3）在实际工作中，可根据测出的压痕直径d从有关表格中直接查得 HB值。 4）布氏硬度试验所用的钢球直径、载荷的选择以及布氏硬度的测量 范围见表14-4。 （2）布氏硬度试验应注意事项 1）定期用标准硬度块对试验载荷及钢球的精度进行综合鉴定。 2）被测件表面必须平整光洁，以保证压痕边缘清晰。 3）被测件放置应正确，使所加载荷的作用力垂直其表面。 4）压痕距离被测件边缘不得小于压痕直径的2.5倍；相邻压痕的中 心距离不得小于压痕直径的d倍。 5）用读数显微镜测量压痕直径d时，应从相互垂直的两个方向上进 行，取其算术平均值作为最终结果。 6）为了表明试验条件，可在HB值后标注D/F/s，如HB10/3000/10。 即表示此硬度值是在D=10mm，F=3000kgf，s=10S的条件下试验得到 的。 2、洛氏硬度试验法 洛氏硬度试验是用顶角为120°的金刚石圆锥或直径为 1″/16（￠1.588mm）或1″/8(￠3.175mm)等的淬火钢球作压头,在 先后两次施加载荷(初载荷及总载荷)的条件下,根据压头压入被测件 表面的深度来测定材料硬度的,如图14-2所示。
硬度值 符号
压头
测 测试材料 量 举例 装 置
洛 98 588
氏
硬
度
1471
试
验
980
HRA HRC HRB
金钢石120º圆 光
锥体压头
学
测
量
指
示
机 ф1.588m钢球 构 压头
硬质合 金、渗碳 钢
淬火钢、 调质钢、 硬铸铁
软钢、铝 合金、铜 合金、可 锻铸铁
布 306、613、
氏
1839
硬
度
试
HB
2） 洛氏硬度值由主载荷所引起的残余压入深度h来计算 （h=h3-h1）。h愈大，表明试件愈软，即硬度越低；反 之，h愈小，则硬度越高。
3） 照顾到习惯上数值越大硬度越高的概念，采用一个常数K 减去h来表示硬度大小。
当用金钢石圆锥压头时，K=100； 当用钢球压头时，K=130。
4） 由于深度h实际上很小，为简便起见，又规定每0.002mm压 入深度作为一个硬度单位,即刻度盘上一个小格。
四、硬度试验方法（测试原理部分）（不做考核要求）
硬度试验方法有压入法、锉刀法和无损检测法三种。 1． 布氏硬度试验法
布氏硬度试验主要用于检查退火、正火和调质处理的零件铸件、锻 件和型材的硬度。
（1） 试验方法 1）试验时，用规定的载荷F，将直径为D的钢球压入被测金属表面， 保持一定时间后，卸除载荷，然后测量压痕直径d ，如图所示。 2）布氏硬度HB值可用下式求出： HB==（kgf/mm2） 式中 F——外加载荷（kgf或N）；
L=n.l 式中:L——压痕直径或对角线长度(微米)
n——压痕测量所得格数(即第一次读数与第二次读数之差) l——测量显微镜鼓轮最小分度值
用2.5X物镜时为0.004毫米
用5X物镜时为0.002微米
例:用5X物镜测量在294N总试验力下测得的维氏压痕
即此压痕 L=n.l=(400-221)x0.002=0.358毫米 查附表得 HV30/434 若做布氏硬度试验,计算方法相同。
布氏硬度试验：306、613、1839N 维氏硬度试验：294、588、980N 3）、测试范围：洛氏硬度试验：HRC20~67
HRB30~100 HRA70~85 示值精度：±1HR 布氏硬度试验：HB4—450
示值精度：P≥1839N ±3％ P＜1839N ±4％
维氏硬度试验：HV14~1000 示值精度：±3％
￠2.5、￠5mm 测 有色金
钢球压头
量 属、铸
显 铁、软合
微 金、
镜 塑料
验
维
294
氏
硬
588
度
980
试
验
HV30 HV60 HV100
金钢石136º角 测
锥体压头
量
显
微
镜
金属合金 的表面硬 度、渗碳 层、小 型、薄型 零件
2、 技术参数 1）、初试验力：98N 2）、总试验力：洛氏硬度试验：588、980、1471N
三、 HV-50型维氏硬度计使用说明
1．测试前的准备工作 1.1试件的制备
(1)试件表面应平坦光滑,不应有其它杂物、氧化物、油污、锈迹 等。 （2）试件支承面应清洁，无污物。 （3）试件制作时一般用细号纱纸小心磨光或研光，以免试件表面硬 度发生变化。 1.2光学测微仪精度的检查：当分划板刻线与指示板刻线重合时，螺 旋百分筒应对零。 1.3试台的选择：试台必须能保证试件平稳地置放其上，并须保证待 测表面与压头垂直。 1.4试验力的选择 （1）根据试件的厚度选择试验力，参见相关使用说明书。 （2）当试件表面和内部组织不同是时（渗碳、渗氮）的试验力选 择，参见相关使用说明书。 2.测试程序 2.1预载：转动转动头座，使压头转到试台中心位置，然后将试件平 稳放置试台上，旋转升降手轮开启试台，至试件与保护套接触为止（轻 力转不动手轮为止） 2.2加载：向前缓慢拉动载荷手柄，至其可自动向前滑动时松手（自 动加载）,此时红色指示灯燃亮，并须保持灯燃亮2-8秒。
4） 根据试验方法选择装好物镜，一般布氏硬度试验2.5х物
镜，维氏硬度试验用5х物镜。
5） 在标准试块上逐次打上几个压痕，将上溜板移至显微镜下寻 找压痕。溜板可以升降丝杆轴孔为中心作圆转动，并上下仔
细调节，对准焦距，直到压痕处于视场中心，然后用螺母并 紧，准备完毕待试验。 测量显微镜对压痕的计算方法如下（维氏）：
5） 洛氏硬度值的计算公式如下： HRC（或HRA）=100-
HRB=130式中 h3----压头实际压入试件的深度（mm）；
h1——初载荷压头压入试件的深度（mm）。 6） 在实际测量时，洛氏硬度值可以从表盘上直接读出。 （2） 洛氏硬度试验时应注意事项 1） 试件表面应平整光洁，不得有氧化皮、油污、裂纹、凹坑
1） 根据硬度试验方法，选择压头将压头柄插入测杆轴孔中，轻 微拧动固定螺钉。
2） 根据硬度试验方法，选择总试验力，顺时针转动变试验力手 轮，使所需总试验力数字来自百度文库应于固定刻线。
注：当使用294N总试验力时，应打开后盖，取下“0”号小砝码，在 选用其余各级总试验力时，该小砝码仍放原来位置。
3） 将试件稳妥地放置在试台上，然后转动升降丝杆的旋轮，使 升降丝杆上升，当试件与压头接触，投影标尺应上升，最后 使标尺基线与投影屏固定标线接近重合，可相差±5个分度 值，停止上升。
2.3卸载:向后扳回载荷手柄后降下试台逆时针转动转动头座,使物镜 对准压痕位置后,调节试台高度直至可从目镜内看到清晰的压痕为止。
2.4测量压痕：参见相关使用说明书 2.5换算硬度值:根据已得出的压痕对角线的长度和所用试验力查维 氏硬度值换算表得出硬度值,即为测试结果。 3．注意事项 3.1应谨慎使用和妥善保管光学测微仪，当发现视场有污垢时，应用 清洁的亚麻布擦拭目镜用物镜，以保证能清晰地观察压痕。 3.2每次测试前，均必须用标准维氏硬度块来检验。 3.3物镜的选择：压痕对角线在1mm内时，用10倍物镜。大于1mm时用 4倍物镜，最好不测量大于2mm的压痕对角线。 3.4在试件上两压痕中心距及压痕中心至试件边缘的距离，均不得小 于2.5倍压痕对角线长度。 3.5当测量压痕对角线时，同一压痕的两条对角线相差不应大于对角 线（较短的一条）长度的2%，否则此压痕无效。 3.6每个试件至少测定3点，分别求出3点压痕对角线的平均值，再换 算成硬度值。 3.7测试大型试件时，应轻拿轻放，以免撞坏物镜及压头。 3.8如发现值不准，加载时有冲击现象等反常现象请应即资询工程 师，切勿自行修理。 3.9测试完毕，应罩上防尘罩，以免灰尘进入硬度计内部。
4） 用微调旋钮调整零位，使标尺基线与投影屏完全重合。若旋 钮已转到极限位置，两线仍不能重合，则应卸去总试验力，
并将微调旋钮转至中间位置，在试件上另选点重复上述操 作。 5） 将加卸力试验手柄以顺时针方向推向前，在加试验力过程 中，投影屏上显示出来的标尺刻线由上而下地移动，直至标 尺停止下降，开始计算保荷时间。待保荷时间到，再扳动手 柄到原位，保持初试验力。 6） 在保持初试验力的情况下，根据投影屏上指示标尺刻线于固 定标尺线的读数值即是被测试件的洛氏硬度值。读取硬度值 后即可下降丝杆，卸除初试验力，使试件脱离压头，移动一 个位置重复上述试验。 注意事项： 1）、每个试件上的试验次数不得少于三次，第一次值不予采用，后 两次的均值作为测试结果。 2）、试件上压痕中心距试件边缘距离不得小于3MM，相邻两压痕之 间距离也不得小于3MM。 3）、如测量圆柱表面，还应在测试值上再加上仪器使用说明书规定 的修正量。 4）、测量大型工件时，注意轻拿轻放，防止损坏测头。 5）、测试结束后应填写好仪器使用记录表。 ④、操作步骤（布氏、维氏） 布氏、维氏硬度试验根据以上步骤完成之后，还需将上溜板与试件 一起移至显微镜下，逐步微量上升丝杆，对准焦距，使压痕成像清 晰，测量压痕直径工压痕对角线的长度，然后查附表得到布氏或维 氏硬度值。 测量显微镜的安装 具有内照明系统的测量显微镜安装在机体左边的夹头上，借其与溜 板试台的配合，可以测试金属材料的布氏和维氏硬度。 1） 在进行布氏、维氏硬度试验时，可先将溜板试台安装在升降 丝杆的轴孔中，并用螺母把其固定。 2） 显微镜应垂直固定在夹头上，并装好布氏测试用的外照明灯 罩。 3） 用插头接通电源，灯插座在机体左边插座上。
4）、显微镜放大倍率：37.5X、75X（目镜15X、物镜2.5X、5X） 5）、测微鼓轮最小分度值：37.5X时为0.004mm，75X时为0.002mm
6)、试件最大高度：180mm 7）、压头中心至机体最大距离：200mm 8)、电源电压：AC220V 9）、外形尺寸：560X260X760mm 10)、重量：90kg ③、操做步骤（洛氏） 试验前的准备工作： 1）、接通电源，根据试验方法，开启开关。 2）、被测试件的表面应平整光洁，不得带有污物、裂缝、凹坑等 显著的加工痕迹。试件的支承面和试台也应清洁，保证良好的密 合，试件的最小厚度与硬度之间的关系见仪器使用说明书表2、表 3、表4。 3）、根据试件的形状，选用合适的试台。若试件异样，本硬度计 所附的试台下能满足要求，则应根据试件的几何形状，自行设计制 造专用试台。 4）、将硬度计的加卸试验力手柄按逆时针方向拉向前方，使试验 力处于卸荷状态。 试验步骤：
（1） 试验方法 1） 洛氏硬度试验共有15种不同的洛氏硬度标尺，其中最常用
的是HRA、HRB、HRC三种。 现以标尺HRC为例来说明洛氏硬度试验法。0-0为金刚石圆锥压头 的初始位置（未与试件接触）；1-1为压头与试件接触并受到初 载荷（规定为10kgf）后压入深度为h1时的位置；2-2为受到总载 荷（初载荷+主载荷=10+140=150kgf）作用后压头压入深度为h2时 的位置；3-3为卸除主载荷，但保留初载荷时压头由于试件弹性 变形恢复而略为提高的位置。此时，压头实际压入试件的深度为 h3。
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1、 概述
1、 硬度是材料机械性能的重要指标之一。而硬度试验是判断金属材 料或产品零件质量的一种手段。所谓硬度，就是材料在一定条件 下抵抗另一本身不发生残余变形物体压入的能力，抵抗的能力愈 大则硬度愈高，反之则硬度愈低。
2、 目前IQC有HBRVU—187.5型布洛维光学硬度计和HV—50型维氏 硬度计两台，现对两台仪器的使用方法分述如下。
2、 HBRVU—187.5型布洛维光学硬度计使用说
明
1、 本仪器具有多种试验力和多种压头（见表），用于测定金属材料 或试件的布氏、洛氏、维氏硬度。适用于黑色金属（钢材、铸铁 件、软钢、淬火钢等）和有色金属（铝合金、铜合金等）的硬度 测定，并可测定硬质合金、渗碳层和化学热处理层的硬度。
试 (试验力N) 验 类 初试 总试 别 验力 验力
及明显地加工痕迹。 2） 支承试件的工作台必须保证在加载时力的作用线垂直试件
表面。 3） 试件厚度应不小于压入深度的10倍。 4） 压痕距被测件边缘的距离HRA、HRC应不小于2.5mm；HRB应
不小于4mm，相邻压痕的中心距离应不小于压痕直径的4 倍。 5） 作HRA试验时用砝码A；作HRB试验时用A和B两个砝码；作 HRC试验时A、B、C三个砝码全用。试验时不能错用。 6） 保持压头干净、无油污或杂物，注意保护压头。 7） 作圆柱形和球形试件硬度试验时，应对测得结果进行修 正。 3、 维氏硬度试验法 维氏硬度试验主要用于测定小件和薄件的硬度以及零件表面硬 度，如脱碳层、渗碳层、氧化层等。 （1） 试验方法 1） 维氏硬度试验是用一个顶角为136°正四棱锥形的金刚石 压头，在一定的载荷（5、10、20、30、50或100kgf）作 用下，压入被测金属表面，经保持一定时间（黑色金属为 10～15s；有色金属为30±2s）后，卸除载荷，在试件表 面上压出一个四方锥形的压痕，如图14-3所示。 2） 测出压痕两对角线的平均长度d，代入下式即可求得维氏 硬度HV值： HV=1.8544 （kgf/mm2） 式中 F——外加载荷（kgf）；