表1几种常用的陶瓷硬度测定方法
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10-100g10-200g基准荷重10Kg,总荷重70Kg
荷重时间30s30s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,沧州欧谱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
对于较硬的材料(如95瓷、SiC等),用得较多的是洛氏硬度,并且它的精度高,误差小。但是它的标尺多,共有A、B、C、D、E、F、G、H、K九种。硬度之间的换算较难,也没有统一的标准,下面就探讨一下洛氏硬度。
GB/T230-91是金属洛氏硬度的试验方法的标准,也适用于陶瓷材料。各种标尺相应的压头类型和总试验力,见下表2。
表2洛氏硬度标尺
压头类型总试验力F(N)
1471980.7588.4
金刚石圆锥CDA
钢球(mm)d=1.5875GBF
d=3.175KEH
陶瓷材料一般以HRA为主(适用范围20-88),较硬可用HRC为标尺沧州欧谱(适用范围20-70),洛氏硬度是根据压痕深度计算硬度值。
HR=(K—?h)/0.002①
K—常数h—除掉初试应力(10kgf)的深度
当压头为金刚石时,K=0.20mm
当压头为钢球时,K=0.26mm
由公式我们可以看出,当h越大,HR越小,对于A标尺,由于加力小,故相对C标尺其硬度要大些,根据GB1172-74,黑色金属洛氏硬度值换算表可知,HRA在80左右范围内,HRC与之相差范围在16-18,趋势是HR值越大,差值越小,但无规律。作者以95瓷为例,仪器为一台HR-150A型洛氏硬度计,做了一些试验,发现其HRA与HRC之间换算数据并不满足GB1172-74中的对照关系。但也没发现规律。但可以肯定不同的95瓷配方、不同的生产工艺得到的洛氏硬度都是不同的。
陶瓷材料的组成、显微结构和硬度都有一定关系。不同组成陶瓷材料其硬度值显然是不一样的,里氏硬度计http://www.lishiyingduji17.com 同一组成的陶瓷材料,由于生产工艺的不同,其内部显微结构也是不同的。故其硬度也不同。同一组成相,显微结构是硬度的决定因素,晶粒大小是最灵敏的结构因素。
H=H0+K﹒d-0.5②
H0—单晶压入硬度d—晶粒直径K—材料系数
②式也说明了平均粒径小的材料,硬度高。
研究陶瓷新材料时,我们可以借助硬度测试和显微结构分析这些简便的方法,来初步陶瓷的性能,找出其性能与显微结构的关系,同时还可对其生产工艺提出科学的依据。
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