台式硬度计选型指导

傾峸

2013/01/10

私聊

试验机/硬度计

台式硬度计选型指导

硬度计，应该说是一个比较成熟的产品了，在市场上的占有额也比较大，应用范围比较广，几乎遍及每一家工厂和实验室；所以销售硬度计的厂商，经销商也非常的多，但就选型来说，还是会给用户带来很大的困扰。究竟选择什么样的硬度计才是最适合的？一般来说，了解以下几个因素之后，选型也就简单得多了。

1、首先，未见试样只能是理论上的选型，邮寄试样永远是最好的选型办法，但有时比较难以实现；
2、用户要测什么硬度值，用哪个标尺，是否曾经用过；

3、确定被测产品的材质，经验硬度值范围是多少，可查“挂图”中的硬度转换表转换出想要的硬度值；

4、了解被测产品的尺寸，是否要测表面硬化层或镀层硬度，表层厚度是多少？整个产品长、宽、厚或具体异形件形状都很重要，直接关系着试验空间、试台尺寸、试验力及压头的选择；

5、确定被测产品有没有经过热处理和氮化处理；

一、根据所得信息初步选型：

若材质可以确定，可初步依照《常用金属材料硬度范围表计硬度计选型》附表或直接查找《金属硬度检测技术手册》辅助选型。也可以通过具体“牌号”，查找《金属材料手册》查得硬度值范围。硬度值范围确定后，更重要的是确定被测产品的尺寸。下面就里氏、洛氏、维氏和布氏再做进一步的说明：

里氏硬度计：主要是打大型产品的硬度，单个产品的重量要大于等于3KG；如：模具等；里氏硬度计的优点是携带起来方便，大都是便携式的。不管是在生产线还是实验室都可以。不像台式机不能移动；缺点就是准确度不是很高。

洛氏硬度计：这类硬度计主要是打经过热处理后的产品，高硬度的产品；比如钢材类产品，金属材料都可以用。(除渗碳层外)

布氏硬度计：主要打铸造件，如：铝合金，铜合金等；

维氏硬度计：主要是打小产品，比较薄的产品；还有经过热处理后的产品(热处理表面是硬化层，需要打HV值；而维氏硬度计的力比较小，不会打坏这个表层。

附表：常用金属材料硬度范围表及硬度计选型

金属种类		硬度范围	备注（硬度计选型）
灰口铸铁		150-280HBS	推荐THB-3000D等布氏硬度计进行硬度测试，具备十级试验力 (62.5kg、100kg、125kg、187.5kg、250kg、 500kg、750kg、1000kg、1500kg、3000kg)，力值稳定性可达1/3000。全电子式加卸载。特点为更能反应材料整体硬度情况。
球墨铸铁		130-320HBS
耐热铸铁		160-364HBS
可锻铸铁	黑心白心	120-290HBS ≤230HBS
优质碳素结构钢	热轧退火	131-302HBS 187-255HBS
合金结构钢		187-269HBS
碳素工具钢	退火淬火后	187-217HBS ≥62HRC	洛氏硬度计HRC/HRA等试用于淬火、表面淬火钢,调质、退火钢,冷硬铸件,可锻铸件,硬质合金钢,铝合金,轴承钢,硬化薄钢等多种工件的硬度测试。特点为试验简单方便。
合金工具钢	交货状态淬火	179-268HBS ≥45-64HRC
高速工具钢	交货状态淬火回火	≤285HBS ≥63-66HRC
轴承钢制品	退火淬火回火	170-207HBS 58-66HRC
弹簧钢	热轧状态热处理	≤285-321HBS ≤321HBS
铸造铝合金		45-130HBS	维氏硬度试验方法是英国史密斯（R.L.Smith）和塞德兰德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验测量范围较宽，从较软材料到超硬材料，几乎涵盖各种材料。
压铸铝合金		60-90HBS
铸造铜合金		44-169HBS
压铸铜合金		85-130HBS
铸造锌合金		80-110HBS
压铸锌合金		85-90HBS
铸造轴承合金	铅基锡基铝基铜基	18-32HBS 20-34HBS 35-40HBS 60-65HBS
镍合金	退火冷轧	90-200HBS 140-300HBS	显微硬度计的最大特点是试验力小，能对其它硬度试验法不能测定的细小试样进行硬度测定；由于试验力小、压痕小，对试样基本无损坏。这一特点使其在产品质量检验、工艺研究、材料科学研究等方面得到了广泛的应用。随着新材料的发展，将逐步成为硬度检测的主流。HV-1000/HVS-1000
铸造钛合金		≤210-365HBS
镁合金		49-95HBS
硬质合金		≥82-93.3HRA
高比重（密度）合金		290-310HBS
变形铝合金		≤190HB
变形铜合金		≤370HV

二、针对试样的具体信息进一步选型

A、洛氏硬度计（GBT230.1洛氏硬度试验方法）

洛氏硬度可直接查“挂图”来确认试样的尺寸是否符合要求

如无其他规定，两相邻压痕中心间距离或任一压痕中心距试样边缘距离应不小于5mm.

这样，通过材质、硬度值范围，确定了试样平面最小宽度要求、最小厚度要求，就可以选择适用表面洛氏或普通洛氏了，进而通过配置要求选择具体机型。

B、布氏硬度（GBT231.1布氏硬度试验方法）

布氏硬度计的选型，主要针对试样是否是小工件，如果试样足够大，可直接选择标准的“3000系列”布氏硬度计。若试样过小、过薄，即要结合“任一压痕中心距试样边缘的距离至少为压痕平均直径的2.5 倍”的要求，通过查“挂图”中的最小厚度要求，来确认“3000系列”是否适用，否则选择“62.5系列”小负荷布氏硬度计，一般用户有特殊要求才选187.5布洛维多用机型，并且也要确认是否适用。

若需要为用户测试工件，则按一下方法来选择匹配的试验力、压头：

1）试样表面应光滑和平坦，并且不应有氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂试样表面应能保证压痕直径的精确测量，表面粗糙度参数R一般不大于1. 6 um.

2）制备试样时，应使过热或冷加工等因素对表面性能的影响减至最小。

3）试样厚度至少应为压痕深度的8倍。试样最小厚度与压痕平均直径的关系见附录A。试验后，试样背后如出现可见变形，则表明试样太薄，试验力的选择应保证压痕直径d在0.24D-0. 6D之间（D为钢球直径）。

通过此“表A1”，根据试样宽度信息，按任一压痕中心距试样边缘的距离至少为压痕平均直径的2.5 倍的规定，来确定压痕直径对试样表面长度和宽度要求，若试样表面足够宽大，可直接根据试样厚度来选择匹配的压头球的直径D。

通过此“表3”可根据材质和硬度值范围选择F/D²，进而结合钢球直径即可选择匹配的试验力。

4）任一压痕中心距试样边缘的距离至少为压痕平均直径的2.5 倍。两相邻压痕中心间距离至少为压痕平均直径的3倍。

举例：一个长、宽、厚分别为100mm、3mm、1.5mm的试样，合金材质，HBW硬度值范围为30至70。

首先，宽为3mm，若压痕可打在最中心位置，则要求压痕直径d最大不超过0.6mm（3÷2÷2.5），那么查“表A1”可得，钢球直径D最佳选择为1mm。

这样已经可以选型，即小负荷布氏（62.5）。

选择试验力的方法：

依据材质和硬度值范围，查“表3”可得，允许的F/D²比值为5、10、15，已得钢球直径D为1，那么即可确定，可选试验力为5kgf、10kgf、15kgf，若试样尺寸允许，应选用更大直径的钢球和试验力进行试验。

C、维氏硬度计（相关标准：GBT4340.1维氏硬度试验方法）

由于维氏硬度压头是统一的，若用户提供的硬度值为其他测试方法，如洛氏居多，即可根据“挂图”来转换出维氏硬度值，再依据试样尺寸信息，结合从“挂图”中的“维氏硬度测试试样最小厚度表”中选出合适的试验力，且同时要满足以下规定：

任一压痕中心距试样边缘距离，对于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长度的2.5倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线长度的3倍。