陶瓷材料硬度表示方法

2008-9-3 13:41:36

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洛氏硬度中HRA、HRB、HRC的区别
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺A、标尺B、标尺C。
洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf)，最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N(合60kgf)；标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头，然后加压至980.7N(合100kgf)；而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺C适用较硬的材料。
实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。

浅谈陶瓷材料硬度表示方法
硬度是衡量材料力学性能的一项重要指标，它是指物体抵抗外力进入其中的能力，即由于其他物体给与的外力与物体的形变尺寸之间的关系。
陶瓷材料作为无机非金属材料的一个重要门类，取得了很大的发展。结构陶瓷以其高机械强度、高硬度、耐腐蚀性等优点被广泛用于冶金、矿厂及航天等领域。硬度是结构陶瓷一项重要技术参数。它与材料的强度、耐磨性、韧性及材料成分、微观组织结构等有着密切关系。
陶瓷材料的硬度是其内部结构牢固性的表现，主要取决于其内部化学键的类型和强度。简单来说，共价键型硬度最高，然后依次是离子键、金属键、分子键。原子价态和原子间距是决定化学键强度因而也是决定材料硬度大小的重要因素。
陶瓷材料的化学键主要有离子键和共价键。由于陶瓷材料弹性模量大，其键的方向性强而密度小，同时位错少，故可塑性小。它的显微结构不同于金属材料，很少由单一相组成，组成的晶相结构复杂。因此其硬度测定方法也不同于其它材料。
由于陶瓷材料结构复杂，且性质硬而脆，塑性形变小。故常用硬度表示方法有维氏硬度、努普硬度和洛氏硬度。它们都是通过压入陶瓷表面而测得陶瓷的硬度。测定方法及优缺点对比如下表1。

表1 几种常用的陶瓷硬度测定方法

名称	维氏硬度（HV）	努普硬度(HK)	洛氏硬度(HRA)
压头	金刚石正四棱锥体，夹角136°	金刚石四棱锥体，两长棱夹角172°，短棱夹角130°，底面为棱形。	金刚石圆锥体，圆锥角120°，顶端球面半径为0.2mm
荷重	10-100g	10-200g	基准荷重10Kg，总荷重70 Kg
荷重时间	30s	30s	基准荷重9s，总荷重10s
所测数据	压痕对角线长度，算出压痕表面积	压痕对角线长度，算出投影面积	压痕深度之差h
计算公式	HV=1.854P/d2HV-维氏硬度（Kg/mm2）P-荷重（Kg）d-对角线长(mm)	HK=14.23P/L2HK-努普硬度（Kg/mm2）P-荷重（Kg）d-对角线长(mm)	HRA=100-hghg-h除以0.002mm的当量
特点	①荷重小，可测定细小的试样压痕小 ②测量误差大 ③对试样无损坏	① 同上 ②压痕长，易测量，误差小③ 同上	①荷重较大，只能对相对大的试样进行测定。②误差小。测量效率高。③对试样破坏性大。
测量精度	较低	较高	较高
试样要求	为使压痕清晰，易于测定，试样表面须先研磨抛光	同上	试样表面不需研磨抛光。但试样两面要相互平行，表面粗糙度要足够小。