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硬度計(jì)測試原理及常見誤差
日期：2024-11-24 19:01
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摘要：
固體對(duì)外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標(biāo)。由于規(guī)定了不同的測試方法，所以有不同的硬度標(biāo)準(zhǔn)。各種硬度標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗(yàn)加以對(duì)比。硬度分為：①劃痕硬度。②壓入硬度。③回跳硬度。聯(lián)爾硬度計(jì)運(yùn)用的是壓入硬度的原理。方法是用定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測材料，以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)間的不同，壓入硬度有多種，主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。
常見的誤差種類：
、人為誤差:
（1）操作人員技術(shù)熟練程度不夠，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較差，應(yīng)由熟悉硬度計(jì)的人員使用；
（2）加荷過快，持荷時(shí)間短，低硬度的零件硬度偏，而加荷過慢，持荷時(shí)間長，硬度偏低，操作時(shí)加荷應(yīng)平整，保持定加荷時(shí)間。
（1）操作人員技術(shù)熟練程度不夠，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較差，應(yīng)由熟悉硬度計(jì)的人員使用；
（2）加荷過快，持荷時(shí)間短，低硬度的零件硬度偏，而加荷過慢，持荷時(shí)間長，硬度偏低，操作時(shí)加荷應(yīng)平整，保持定加荷時(shí)間。
、被測零件影響的因素:
（1）不同的表面光潔度在洛氏硬度測試時(shí)，表現(xiàn)出不同的影響。表面光潔度愈低，硬度測試時(shí)其硬度愈，反之硬度越低，有刀痕的粗糙表面，淬火時(shí)先快冷卻，或很堅(jiān)硬的表層，硬度值就。反之，調(diào)質(zhì)件溫回火時(shí)，有刀痕的表層組織先轉(zhuǎn)變，抗回火的能力小，硬度值就低。在測試表面光潔度Δ7以下的零件時(shí)，必須使用廢砂輪精磨，再用銼刀銼磨光滑，或用細(xì)的手砂輪磨光，然后揩擦干凈。
（2）熱處理零件表面有鹽漬、沙子等物，當(dāng)加負(fù)荷時(shí)，零件會(huì)產(chǎn)生滑移，若有油膩存在，金剛頭壓入時(shí)起潤滑作用，減小磨擦，增加壓深。這兩項(xiàng)原因使所測硬度值偏低。零件測試的部位氧化皮蔬松層薄的硬度值降低，氧化皮致密層厚的硬度值增。對(duì)欲測硬度的零件必須去除氧化皮，揩擦干凈，不得有臟物。
（3）斜面（或錐度）、球面及圓柱體零件對(duì)硬度測試的誤差較平面大。當(dāng)壓頭壓入這種零件表面時(shí)，壓入處四周的抗力比平面小，甚至有偏離、滑移的現(xiàn)象，壓深增大，硬度降低。曲率半徑愈小，斜度愈大，硬度數(shù)值的降低愈顯著。金剛石壓頭也容易損壞。對(duì)這類零件要設(shè)計(jì)專用工作臺(tái)，使工作臺(tái)和壓頭同心。
三、壓頭的影響:
（1）金剛石壓頭不符合技術(shù)要求或是使用段時(shí)間后有磨損，操作者如不能判斷金剛石的好壞，可由計(jì)量測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定。
（2）鋼球壓頭強(qiáng)度和硬度不夠，容易產(chǎn)生變形。鋼球扳壓扁產(chǎn)生變形后呈橢圓，短軸垂直于零件表面時(shí)，壓痕淺，示值；長軸垂直于零件表面時(shí)，壓痕加深，示值降低，鋼球允差小0.002mm
四、載荷方面:
（1）初負(fù)荷：彈簧和主軸、杠桿和百分表之間有摩擦，造成100N的增大或減小。調(diào)整螺絲松曠、調(diào)整移動(dòng)，頂桿位置不當(dāng)。起始線有差異，引起初負(fù)荷不對(duì)。如果初負(fù)荷不對(duì)，應(yīng)調(diào)整彈簧、主軸、杠桿、百分表等處的配合。調(diào)整塊的位置移動(dòng)合適以后，緊固調(diào)整螺絲，同時(shí)要緊固頂桿位置，初負(fù)荷的允差應(yīng)小于±2%。
（2）主負(fù)荷：杠桿比例不對(duì)，吊桿和砝碼的配重有誤差；主軸、杠桿和砝碼有偏斜，均會(huì)使主負(fù)荷產(chǎn)生誤差。杠桿比不對(duì)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。刀口有磨損應(yīng)修復(fù)或更換，主軸變形要進(jìn)行校直。主軸、杠桿和砝碼偏斜應(yīng)撥正。各種標(biāo)尺主負(fù)荷的允差小于±0.5%。
五、硬度計(jì)安置不正。硬度計(jì)不處于水平位置，測試硬度時(shí)，其值偏低。用水平儀測量水平度，然后墊平硬度計(jì)。
六、零件某測試部位的表面與工作臺(tái)接觸，或支承點(diǎn)不穩(wěn)固，將會(huì)產(chǎn)生滑移、滾動(dòng)、翹起等現(xiàn)象。這不僅使所得結(jié)果不準(zhǔn)，還會(huì)損壞儀器。應(yīng)根據(jù)零件的幾何形狀設(shè)計(jì)合適的工作臺(tái)。
七、周圍環(huán)境的影響。工廠生產(chǎn)用硬度計(jì)常會(huì)因周圍環(huán)境受震動(dòng)的影響，致使儀器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生松動(dòng)，示值不穩(wěn)定。硬度計(jì)應(yīng)安裝在無震動(dòng)或離震源較遠(yuǎn)的地方。
（1）不同的表面光潔度在洛氏硬度測試時(shí)，表現(xiàn)出不同的影響。表面光潔度愈低，硬度測試時(shí)其硬度愈，反之硬度越低，有刀痕的粗糙表面，淬火時(shí)先快冷卻，或很堅(jiān)硬的表層，硬度值就。反之，調(diào)質(zhì)件溫回火時(shí)，有刀痕的表層組織先轉(zhuǎn)變，抗回火的能力小，硬度值就低。在測試表面光潔度Δ7以下的零件時(shí)，必須使用廢砂輪精磨，再用銼刀銼磨光滑，或用細(xì)的手砂輪磨光，然后揩擦干凈。
（2）熱處理零件表面有鹽漬、沙子等物，當(dāng)加負(fù)荷時(shí)，零件會(huì)產(chǎn)生滑移，若有油膩存在，金剛頭壓入時(shí)起潤滑作用，減小磨擦，增加壓深。這兩項(xiàng)原因使所測硬度值偏低。零件測試的部位氧化皮蔬松層薄的硬度值降低，氧化皮致密層厚的硬度值增。對(duì)欲測硬度的零件必須去除氧化皮，揩擦干凈，不得有臟物。
（3）斜面（或錐度）、球面及圓柱體零件對(duì)硬度測試的誤差較平面大。當(dāng)壓頭壓入這種零件表面時(shí)，壓入處四周的抗力比平面小，甚至有偏離、滑移的現(xiàn)象，壓深增大，硬度降低。曲率半徑愈小，斜度愈大，硬度數(shù)值的降低愈顯著。金剛石壓頭也容易損壞。對(duì)這類零件要設(shè)計(jì)專用工作臺(tái)，使工作臺(tái)和壓頭同心。
三、壓頭的影響:
（1）金剛石壓頭不符合技術(shù)要求或是使用段時(shí)間后有磨損，操作者如不能判斷金剛石的好壞，可由計(jì)量測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定。
（2）鋼球壓頭強(qiáng)度和硬度不夠，容易產(chǎn)生變形。鋼球扳壓扁產(chǎn)生變形后呈橢圓，短軸垂直于零件表面時(shí)，壓痕淺，示值；長軸垂直于零件表面時(shí)，壓痕加深，示值降低，鋼球允差小0.002mm
四、載荷方面:
（1）初負(fù)荷：彈簧和主軸、杠桿和百分表之間有摩擦，造成100N的增大或減小。調(diào)整螺絲松曠、調(diào)整移動(dòng)，頂桿位置不當(dāng)。起始線有差異，引起初負(fù)荷不對(duì)。如果初負(fù)荷不對(duì)，應(yīng)調(diào)整彈簧、主軸、杠桿、百分表等處的配合。調(diào)整塊的位置移動(dòng)合適以后，緊固調(diào)整螺絲，同時(shí)要緊固頂桿位置，初負(fù)荷的允差應(yīng)小于±2%。
（2）主負(fù)荷：杠桿比例不對(duì)，吊桿和砝碼的配重有誤差；主軸、杠桿和砝碼有偏斜，均會(huì)使主負(fù)荷產(chǎn)生誤差。杠桿比不對(duì)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。刀口有磨損應(yīng)修復(fù)或更換，主軸變形要進(jìn)行校直。主軸、杠桿和砝碼偏斜應(yīng)撥正。各種標(biāo)尺主負(fù)荷的允差小于±0.5%。
五、硬度計(jì)安置不正。硬度計(jì)不處于水平位置，測試硬度時(shí)，其值偏低。用水平儀測量水平度，然后墊平硬度計(jì)。
六、零件某測試部位的表面與工作臺(tái)接觸，或支承點(diǎn)不穩(wěn)固，將會(huì)產(chǎn)生滑移、滾動(dòng)、翹起等現(xiàn)象。這不僅使所得結(jié)果不準(zhǔn)，還會(huì)損壞儀器。應(yīng)根據(jù)零件的幾何形狀設(shè)計(jì)合適的工作臺(tái)。
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