表面硬度测试仪

[align=center][b]试样表面粗糙度对洛氏硬度测试结果的影响[/b][/align][align=center]杨德维[/align][align=left]摘 要：通过相关试验分析和探讨试样表面粗糙度对洛氏硬度测试结果的影响，并指出其对实际工作的指导性意义。[/align]关键词：表面粗糙度、洛氏硬度、国家标准、试验原理1 引言 硬度是评定金属力学性能常用指标之一，就已经标准化的金属硬度试验方法而言，硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度是体现材料弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多个物理量的综合性能，通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构及热处理工艺条件下性能的差别，因此硬度试验广泛应用于金属材料性能的检验、监督热处理工艺质量及新材料的研制。 硬度试验的特点是：它属于在非破坏条件下进行的试验，测试方法比较简单，对试样的形状及尺寸适应性较强，试验效率较高，这些都是硬度试验方法得到广泛适用的原因。 目前，我国已经有了布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、里氏硬度、努氏硬度和肖氏硬度试验方法的国家标准。虽然硬度试验方法相对比较简单，但影响测试结果准确度和离散度的因素很多，比如：试验装置、试样、操作方法等，这些因素在不同的硬度试验方法中影响的程度各不相同。2 试样表面粗糙度对洛氏硬度测试结果的影响2.1 国家标准规定 本次选取洛氏硬度，来进行试样表面粗糙度对洛氏硬度测试结果影响的探讨和研究。 GB/T 230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)》中对试样的表面质量规定：“试样表面应光滑平坦，无氧化皮及外来污物，尤其不应有油脂，建议试样表面粗糙度Ra不大于0.8μm，产品或材料标准另有规定除外。”此规定是在2004版标准发布时增加的内容。 从标准要求中我们不难看出两个要点：一、要尽量保证试样表面是一个平面；二、要求表面粗糙度不能过于粗糙。2.2 试验准备 为了研究表面对洛氏硬度测试结果准确度和离散度的影响我们也做个一些试样实物的研究。 我们加工了一些试样。为了避免其他因素，如试样的材质、硬度均匀性、试样厚度等引入的测试误差，我们设计了如下方案：首先选取一根直径为40mm的棒材，经过一定的热处理工艺得到某一硬度，然后用线切割的方法获得厚度为10mm的试样，分别对试样表面进行机加工获得不同的表面粗糙度：Ra3.2、Ra1.6、Ra0.8、Ra0.4、Ra0.2，分别对试样进行测量，从测试数据分析表面粗糙度度对洛氏硬度的影响；选取30HRC和50HRC分别加工两组这样的试样。2.3 实测数据 按照设计的方案，试样加工完成后，用表面粗糙度测试仪对试样的表面粗糙度进行了测试，得到了两组粗糙度梯度明显的试样，见表1。[img=,674,158]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251711_01_3048281_3.png[/img][img=,690,284]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251711_02_3048281_3.png[/img][img=,560,252]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251712_01_3048281_3.png[/img][img=,690,527]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251711_04_3048281_3.png[/img][img=,482,253]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251712_02_3048281_3.png[/img][img=,487,248]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708251711_03_3048281_3.png[/img]2.4 试验结论 从这两组数据可以看出，试样表面粗糙度值大于0.8μm时，随着粗糙度增加，洛氏硬度示值变化波动增大，试验数据比较分散，硬度值减小，而小于等于0.8μm时，硬度示值变化波动减小，硬度值也趋于稳定。3 分析 硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力，洛氏硬度试验是使用测量压痕深度的原理计算硬度值。 试样表面粗糙度的增加表明微观上表面的凹凸不平幅度变大，在相同试验力作用下压头压入时所受到的抗力就减小了，压入深度就会更大些，因此在较粗糙的试样上反映出的洛氏硬度值偏小。当试样表面粗糙度减小，即试样表面向理想平面接近，那么其表面的凹凸不平幅度减小，压头压入的抗力增加，压入深度就会减小，硬度值变大；但当粗糙度达到一定值时，此种变化的斜率会趋于水平。4 结论4.1 当试样表面粗糙度变大时，洛氏硬度试验数据的离散度变大。4.2试样表面粗糙度值大于0.8μm时，随着粗糙度增加，洛氏硬度示值变化波动增大，硬度值减小。4.3 试样表面粗糙度值小于等于0.8μm时，硬度示值变化波动减小，硬度值也趋于稳定。4.4 国家标准规定“试样表面粗糙度Ra不大于0.8μm”是合理的，可以保证测试结果的准确度和离散度。5 结论对实际应用的指导性 表面粗糙度对洛氏硬度测试结果有着一定的影响，国家标准关于洛氏硬度测试过程种关于表面粗糙度的规定虽然是建议性的，但是对于我们检测机构来说却是合理和必要的。 在其他硬度的国家标准中对试样表面粗糙度也有类似的要求，所以我们在硬度的检测时一定要考虑到表面粗糙度度对硬度测试结果的影响。如果表面粗糙度达不到标准规定的要求，应考虑测试结果的准确性和应对试样在不破坏硬度的基础上对表面进行必要的加工处理。

[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/01/202401250916330771_5161_5604214_3.jpg!w690x690.jpg[/img]　　数显表面洛氏硬度计是一种用于测量材料表面硬度的硬度计，它是基于洛氏硬度测试原理进行工作的。与传统的洛氏硬度计相比，数显表面洛氏硬度计具有更高的精度和更广泛的应用范围。下面将对数显表面洛氏硬度计的特点和优势进行详细介绍。　　首先，数显表面洛氏硬度计具有高精度的测量结果。由于其采用了先进的传感器技术和数字显示技术，可以快速、准确地测量各种材料的表面硬度。此外，该仪器还具有较高的分辨率和重复性，能够满足各种不同材料硬度测量的需求。　　其次，数显表面洛氏硬度计具有广泛的应用范围。由于其测量的是材料的表面硬度，因此可以广泛应用于各种领域，如金属、塑料、陶瓷、玻璃等。此外，该仪器还可以测量各种不同形状和尺寸的样品，如圆形、方形、圆柱形等，从而满足不同用户的需求。　　第三，数显表面洛氏硬度计具有操作简便的特点。该仪器采用了人性化的设计，使得操作过程简单易懂。用户只需要将样品放置在测试台上，按下测试按钮即可完成测量。此外，该仪器还配备了自动关机功能，可以在不使用时自动关闭，从而延长了仪器的使用寿命。　　第四，数显表面洛氏硬度计具有高可靠性和稳定性。该仪器采用了高品质的材料和零部件，经过严格的测试和校准，具有较长的使用寿命和较低的故障率。此外，该仪器还具有良好的防震性能和防尘性能，可以在恶劣的环境条件下稳定工作。　　最后，数显表面洛氏硬度计还具有良好的性价比。虽然该仪器的价格比传统的洛氏硬度计略高，但其具有更高的精度和更广泛的应用范围，可以帮助用户更好地完成各种硬度测量任务。因此，从长远角度来看，数显表面洛氏硬度计具有较高的性价比和投资回报率。　　综上所述，数显表面洛氏硬度计是一种高精度、应用范围广泛、操作简便、高可靠性和稳定性以及良好性价比的硬度计。它可以广泛应用于各种领域，帮助用户快速准确地测量各种材料的表面硬度。因此，如果您需要测量材料表面硬度，数显表面洛氏硬度计是一个不错的选择。

关于脱碳材料表面硬度检测的探讨 前段厂购置了一批A234 WP11材料的锻件，要求进行材料复验，该材料的规范属于美标，wp11相当于国内的12C1MoV，锻件公称直径DN550，厚度12.7mm。 材料的主要化学成分（%）为： C：0.08~0.15、Mn：0.30~0.60、Si：0.50~1.00、Cr：1.00~1.50、Mo：0.44~0.65 我们对材料的化学成分进行了以上各个元素的光谱分析，在光谱分析过程中，分析除C元素以外的其他元素都满足其给定的化学成分合格的要求，唯独C元素的含量为0.020%，比规定合格值0.08~0.15%的底限值还小，显然C元素不合格。于是测了下布氏硬度（HB）看看其表面的硬度值怎样，一共测试了3个点，其值见下（该材料的允许合格硬度值为：HB≤175）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301457_525264_1622447_3.jpg既然硬度的值都在HB150上下，那为何含碳量却如此之低呢？为此我们对样品进行了钻屑，采用高频红外碳硫仪来测定其含碳量，结果出乎我们的预料，红外碳硫分析仪显示出C的结果为：0.12%，完全符合材料给定的合格指标。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301553_525274_1622447_3.jpg 图为试样几个测试点问题到底出在哪里？2种仪器测C给出了2种差距如此大的测试结果，一时间没了头绪。思考后，决定先放弃校正仪器的程序，做个微观金相来看看，通过材料的微观金相组织变化来找到答案。经过一系列的操作，观察，在显微镜下终于发现了材料C元素不合格因素的所在，原来该材料在加工制造过程中产生了表面脱碳，出现了一个脱碳层，也就是说材料表层的C原子在材料制造加热过程中从基体里溢出，从而组织局部贫碳造成了脱碳层，致使C元素的含量降低。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301604_525275_1622447_3.jpg图中箭头处即脱碳层 脱碳层的深度约为544.39微米见图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301608_525276_1622447_3.jpg 脱碳层是影响材料表面C元素含量过低的因素是事实已经得到了最终的确立，但接下来又出现了新的问题，对于上面三个布氏硬值怎么解释呢？随着含碳量的降低，所对应的硬度值也应该相应的降低才对，按照常规，脱碳层的硬度值不可能达到HB150的，既然达到了HB150，所能解释通的就是HB所采用的钢球压痕深度超过了脱碳层544微米的深度，得出了这个数据，为了证实这个数据是否成立，我们又进行了试样侧面（厚度方向）和表面的维氏硬度值的测定。 1、先进行侧面（厚度方向）由于试样脱碳层很薄，维氏硬度压头压不住，只压到脱碳层和非脱碳层的边界处图中的1号压痕，这时硬度值为121（HV10），材料正常组织的2号压痕的硬度值为143（HV10），由此可以看出，脱碳层的硬度显然要低于材料的正常组织处。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301656_525283_1622447_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301635_525278_1622447_3.jpg图为维氏硬度的压痕： 1号为脱碳层与正常组织的交界处的压痕，2号为正常组织处的压痕 2、我们又在试样的表面，围绕着前期测试布氏硬度的3个点周围进行了维氏硬度测试，来看看最后的结果是怎样的，连续测试了5个点，结果显示如下图。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411301645_525279_1622447_3.jpg 试验值依然是令人吃惊，与前期的布氏硬度值基本上差别不大（二者之间硬度值的换算接近1:1的关系），且维氏硬度的压痕应该不会超过脱碳层的厚度，那么前期所谓的HB采用的钢球压痕深度超过了脱碳层544微米的深度的说法也就不成立了？如此究竟是什么原因造成的？硬度计的误差，试验操作的误差，还是磨制试样表面产生了硬化层呢？ 通过对疑点的提出，我们总结出的看法是：1，布氏硬度试验时试验力大，表面的脱碳层完全被打穿，于是产生了高硬度值。2，维氏硬度计在操作方法上出现了问题，比如围绕着前期测试布氏硬度的3个点周围进行维氏硬度测试，因为测试过而引起表面的硬化，增加了硬度值的提高，还有是忽视了试样表面粗糙度的要求，致使硬度值增加。