表式硬度仪

洛氏硬度测试硬度是表征材料局部抵抗硬物压入其表面能力的物理量,常用洛氏硬度(Rockwell),维氏硬度(Vickers)和布氏硬度(Brinell)。洛氏硬度检测法最初是由美国人洛克威尔(S.P.Rockwell和H.M.Rockwell)在1914年提出。1919年和1921年对硬度计的设计进行了改进,奠定了现代洛氏硬度计的雏形。 基本知识 产品推荐 洛氏硬度计测试的国际标准EN-ISO 6508GB/T230ASTM E-18JIS Z 2245洛氏硬度测试 洛氏硬度检测的最大试验力是150kgf，所产生的压痕比布氏压痕小,对制件表面没有明显损伤。操作简单、测试迅速、使用范围广。 适于成批大量检测的半成品和成品检验。荷兰轶诺硬度计的FENIX、NEXUS、VERZUS、 NEMESIS、HAWK系列均由力传感器闭环控制。由轶诺集团研发、设计、并完成耐久测试。 洛氏硬度测试原理 洛氏硬度测试原理 将特定尺寸、形状和材料的压头按照标准规定分两级试验力压入试样表面：初试验力加载后，测量初始压痕深度；随后施加主试验力，在卸除主试验力后保持初试验力时测量最终压痕深度，从而计算出洛氏硬度值。 洛氏标尺及表示方法 洛氏硬度的标尺和表示方法洛氏共有30个标尺，分为一般洛氏和表面洛氏，即： 一般洛氏：HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK、HRL、HRM、HRP、HRR、HRS、HRV表面洛氏：HR15N、HR30N、HR45N、HR15T、HR30T、HR45T、HR15W、HR30W、HR45W、HR15X、HR30X、HR45X、HR15Y、HR30Y、HR45Y 常用的洛氏标尺常用的洛氏标尺有HRA, HRB, HRC等：HRA --适于测坚硬或薄硬材料硬度,如硬质合金、渗碳后淬硬钢、经硬化处理后的薄钢带、薄钢板等。HRB--适于测中等硬度的材料,如经退火后的中碳和低碳钢、可锻铸铁、各种黄铜、青铜、硬铝合金等。HRC--适于测经淬火及低温回火后的碳素钢、合金钢以及工、模具钢,也适于测冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等。 洛氏硬度的表示方法洛氏硬度的表示方法：硬度值+HR符号+标尺。例如， 60HRC, 表示用洛氏C标尺测试的洛氏硬度值为60 洛氏硬度检测的特点和应用 洛氏硬度检测的特点和应用1) 可以测量从较软到较硬材料的硬度,使用范围宽广。可测试各种黑色金属和有色金属，测试淬火钢、回火钢、退火钢、表面硬化钢、各种厚度的板材、硬质合金材料、粉末冶金材料、热喷涂层的硬度，以及塑料等。2) 有初试验力,所以试件表面轻微的不平度对硬度值的影响比布氏、维氏小。因此，适用于成批生产大量检测的机械、冶金热加工过程中以及半成品或成品检验。特别适用于刃具、模具、量具、工具等的成品制件检测。3) 当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时，可用表面洛氏硬度试验。HR洛氏硬度计轶诺硬度计轶诺洛氏硬度计 涵盖了从传统手动型到闭环力传感器型等多种不同型号；无论您的需求是传统工业，还是高精尖航空实验室的硬度测试，都能在轶诺找到合适的解决方案。VERZUS 720 洛氏硬度计可以满足7x24不间断的高速测试需求。对于需要将工件位置固定，并有高速、全自动测试的需求，NEMESIS6200是当之无愧的优选之选。 NEMESIS 6200洛氏硬度计洛氏硬度计 NEMESIS 6100 NEMESIS 9100RS --- 洛氏硬度计洛氏硬度计 VERZUS 720洛氏硬度计 FENIX 200 DCL洛氏硬度计 FENIX 200 ACL FENIX 200 AR洛氏硬度计FENIX 300RS-IMP---洛氏硬度计洛氏硬度计 FENIX 300RS FENIX 300XL洛氏硬度计HAWK 652RS-IMP凸鼻子洛氏凸鼻子洛氏 HAWK 651RS HAWK 400RS凸鼻子洛氏凸鼻子洛氏 HAWK 250RS更多信息，欢迎联系轶诺中国。

可以利用维氏硬度压痕裂纹计算材料的断裂韧度，尤其适合表征硬脆材料的断裂性能。学者提出了很多半经验半定量的关系式。裂纹主要有巴氏（Palmqvist或径向）和中位（Median）裂纹两种形式，有些公式适用于特定的裂纹形式，有些公式对两种（Both）裂纹形式都适用。微米硬度实验设备简单，测试方便，分析直接，不仅在工程实践中有广泛应用，也是评估材料断裂韧度的有效工具。断裂韧度作为衡量材料抵抗裂纹扩展能力的力学性能指标通常用临界应力强度因子KⅠC表示，单位为MPam0.5。字母K为应力场强度因子，反映的是裂纹尖端区域应力场强弱；字母C指的是裂纹扩展的临界情况；下标罗马数字Ⅰ是指裂纹扩展形式为张开型，脆性材料的裂纹扩展类型为Ⅰ型。测量材料KⅠC的方法主要有：山形切口梁法(C. N. B)、单边预裂梁法(S. E. P. B)、表面弯曲裂纹法(S. C. F)、单边切口梁法(S. E. N. B)、单边V形切口梁法(S. E. V. N. B)、短V形切口杆法(S. R)、双扭法(D. T)、双悬臂梁法(D. C. B)、微米划痕法、纳米压痕法和维氏压痕法等。S. R、D. C. B和S. E. P. B法的测试试样难生产、成本高，难以广泛使用；S. E. N. B、S. E. V. N. B和C. N. B法加工试样缺口较困难；D. T法试件的几何尺寸会对测量值产生影响；S. C. F法必须要去除足够深度的表面层来消除残余应力场，才能保证KⅠC不被高估；微米划痕法需要考虑压头的磨损以确保测试结果的准确性；而压痕法具有制备试样简单、测试效率高、以及综合成本低等优点，已被广泛应用于表征陶瓷材料、硬质合金和玻璃材料的断裂韧度。虽然基于Griffith-Irwin平衡断裂力学的压痕法可以反映材料断裂的特征，有效表征材料的断裂韧度，但是使用压痕法确定KⅠC仍然存在不足，依然有争论，比如：诸多半经验半定量的公式在实际应用中受到裂纹模式(径向，中位，横向等)多样复杂的影响，计算的KⅠC结果不可靠；不适用于低泊松比的材料。如何根据不同的材料、不同的压头选择适合的公式和载荷，是当前利用压痕裂纹法表征材料断裂韧度亟需解决的问题。各种依据维氏硬度压痕裂纹长度计算断裂韧度的表达式列于表1，对于不同的裂纹模式有不同的表达式。裂纹主要有两种类型，见图1：一种是基于半椭圆型的中位裂纹(Median crack)；另一种是基于半月状的巴氏裂纹(Palmqvist crack)或径向裂纹(Radial crack)。可以基于曲线拟合的方法得到同时适用于两种(Both)裂纹模式的表达式。典型硬脆材料的压痕裂纹见图2，需要测量压痕的接触半径a和裂纹长度c，可以计算得到l=c-a。维氏硬度HV可以由载荷F除以残余压痕面积AV得到：式中，AV考虑了压痕的倾斜表面(sin68°可以由压头形状获得)，而不是压痕的投影面积；d (= 2a) 是压痕两个对角线长度的平均值；当F和d的单位分别是mN和μm时，维氏硬度的单位是GPa。值得注意的是工程上使用的维氏硬度没有单位，而且相关标准里面也没有单位，这不利于各种测试方法的比较，无法有效服务于科学研究。可见，即使维氏硬度如此基础、简单、成熟，仍然有待进一步发展。由于仪器化压入的兴起，压入硬度HIT是根据投影面积定义，并且努氏硬度HK也是根据投影面积计算，传统的维氏硬度HV可以通过投影面积转换成梅氏硬度(Meyer hardness)HMV(=2F/d2), 便于各种硬度之间的比较。表1中的维氏硬度HV也可以转换成HMV。表 1 利用维氏硬度HV计算材料的断裂韧度Kc[1]注: ϕ = 3, β2 = 0.059[15], Φ = -1.59-0.34ξ-2.02ξ2+11.23ξ3-24.97ξ4+16.32ξ5, ξ = lg(c/a). E是材料的弹性模量. Hv可以在每个载荷下多次测量取平均值，作为某一载荷下的Hv.图 1 维氏硬度压痕裂纹模式示意图图 2 典型硬脆材料的维氏硬度压痕裂纹[1, 15, 16]作者简介刘明，福州大学机械工程及自动化学院教授，全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分技术委员会金属材料微试样力学性能试验方法工作组（SAC/TC183/SC4/WG1）委员，ISO 14577系列国际标准制修订国内工作组成员。1985年出生于哈尔滨市，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院本科、硕士，2012年12月获肯塔基大学（美国）材料科学与工程专业博士学位，法国巴黎高科矿业工程师学校材料研究所博士后，华盛顿州立大学（美国）博士后。2015年4月入职福州大学机械工程及自动化学院机械设计系力学教研室，获评福建省闽江学者特聘教授、福州大学旗山学者海外人才、福建省高层次境外引进C类人才，主要研究领域为微观力学及仪器化压入划入测试方法。作者邮箱：mingliu@fzu.edu.cn QQ：290716672 微信：hasanzhong参考文献[1] M. Liu, D. Hou, Y. Wang, G. Lakshminarayana, Micromechanical properties of Dy3+ ion-doped (Lu Y1-x)3Al5O12 (x = 0, 1/3, 1/2) single crystals by indentation and scratch tests, Ceramics International, 49 (2023) 4482-4504.[2] K. Niihara, A fracture mechanics analysis of indentation-induced Palmqvist crack in ceramics, J. Mater. Sci. Lett., 2 (1983) 221-223.[3] Z. Laiqi, H. Yongan, H. Lei, L. Jun-pin, Determination of empirical equation of fracture toughness for Mo5SiB2 alloy by indentation method, Trans. Mater. Heat Treat., 38 (2017) 178-183.[4] M. Laugier, New formula for indentation toughness in ceramics, J. Mater. Sci. Lett., 6 (1987) 355-356.[5] D. Shetty, I. Wright, P. Mincer, A. Clauer, Indentation fracture of WC-Co cermets, J. Mater. Sci., 20 (1985) 1873-1882.[6] B.R. Lawn, M. Swain, Microfracture beneath point indentations in brittle solids, J. Mater. Sci., 10 (1975) 113-122.[7] K. Tanaka, Elastic/plastic indentation hardness and indentation fracture toughness: the inclusion core model, J. Mater. Sci., 22 (1987) 1501-1508.[8] B.R. Lawn, E.R. Fuller, Equilibrium penny-like cracks in indentation fracture, J. Mater. Sci., 10 (1975) 2016-2024.[9] A.G. EVans, E.A. Charles, Fracture toughness determinations by indentation, J. Am. Ceram. Soc., 59 (1976) 371-372.[10] K. Niihara, R. Morena, D. Hasselman, Evaluation of KIc of brittle solids by the indentation method with low crack-to-indent ratios, J. Mater. Sci. Lett., 1 (1982) 13-16.[11] G. Anstis, P. Chantikul, B.R. Lawn, D. Marshall, A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: I, direct crack measurements, J. Am. Ceram. Soc., 64 (1981) 533-538.[12] C. Terzioglu, Investigation of some physical properties of Gd added Bi-2223 superconductors, J. Alloys Compd., 509 (2011) 87-93.[13] J. Lankford, Indentation microfracture in the Palmqvist crack regime: implications for fracture toughness evaluation by the indentation method, J. Mater. Sci. Lett., 1 (1982) 493-495.[14] J.E. Blendell, The origins of internal stresses in polycrystalline Al2O3 and their effects on mechanical properties, Massachusetts Institute of Technology, 1979, pp. 1-47.[15] M. Liu, Z. Xu, R. Fu, Micromechanical and microstructure characterization of BaO-Sm2O3–5TiO2 ceramic with addition of Al2O3, Ceramics International, 48 (2022) 992-1005.[16] 刘明, 侯冬杨, 高诚辉, 利用维氏和玻氏压头表征半导体材料断裂韧性, 力学学报, 53 (2021) 413-423.

维氏硬度计显微硬度计 硬度测试硬度测试能成为力学性能试验中常用的方法，是因为硬度检测的结果在一定条件下能敏感地反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺上的差异。这种方法在检查原材料、监督热处理工艺正确性以及在研究固态相变过程和研究新材料、新合金中被广泛地加以利用。在常用的硬度计（洛氏、布氏、维氏、努氏，布洛维一体机)中，本篇说说维氏硬度计（包括宏观维氏硬度计、显微维氏硬度计和努氏硬度计）。维氏硬度测试维氏硬度检测是在使用布氏和洛氏检测法的基础上发展起来的。维氏法从压头设计和压头材料的选择上进行了改进。维氏硬度检测法是1924 年由史密斯(R.LSmith)和桑德兰德(G.E.Sandlnd)合作首先提出的。后来由英国维克斯-阿姆斯特朗(Vickers-Armstrongs)公司于1925年制造出这种硬度计. 因而习惯称为维氏（Vickers)硬度检测方法。✦维氏硬度检测原理✦维氏硬度检测法是用面角为136°的正四棱锥体金刚石压头,在一定的检测力作用下压入试样表面，保持规定时间后,卸除检测力,测量试样表面压痕对角线长度。并据此计算出维氏硬度值。✦维氏硬度表示方法✦维氏硬度计用HV表示，HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。标准的试验保持时间为10～15s。但对于有色金属则不能小于30s，如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。例如：300HV30—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间10～15s时得到的硬度值为300。450HV30/30—表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间30s时得到的硬度值为450。✦维氏硬度检测标准✦GB/T 4340DIN EN ISO 6507 ASTM E-92ASTM E-384✦维氏硬度检测特点和应用✦维氏硬度计试验测量范围宽广，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。维氏硬度试验方法除特别小和薄试验层的样品外,测量范围可覆盖所有金属。适用范围：热处理、碳化、淬火硬化层，表面覆层，钢，有色金属和微小及薄形零件等。配备努氏压头后能测玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度。✦按力值分类✦显微维氏硬度计：10gf-2kgf小负荷维氏硬度计：200gf-5kgf维氏硬度计：大于5kgfHVINNOVATEST荷兰轶诺维氏硬度计INNOVATEST荷兰轶诺维氏硬度计均采用特有的闭环力传感器力反馈系统。能够满足不同客户对测试设备的各层次需求。不论是新购仪器还是已经使用多年的老仪器，均可进行更新和升级。对于手动/电动工作台、摄像系统、工作台全景摄像头、光学元器件及软件等附件，既可一次性选择全部配置也可后续升级更新。✦荷兰轶诺维氏硬度计✦FALCON 5000G2 FALCON 5000 FALCON 600G2 FALCON 600 FALCON 500G2 FALCON 500