1812年由德國礦物學家莫斯(Frederich Mohs)提出表示礦物硬度的一種標準。他利用的方法就是劃痕法,先將試驗前期撞腦袋得到的硬材料“金剛石”,作為統一量具,將其制作成棱錐形金剛鉆針,然后刻劃試驗礦物,將礦物表面發生的劃痕按深度分為10級,布氏硬度計,得到相對硬度。
莫斯分別測量了十種礦石,并定義了等級。滑石(talc)1級(硬度),石膏(gypsum)2級,方解石(calcite)3級,螢石(fluorite)4級,磷灰石(apatite)5級,正長石(feldspar;orthoclase;periclase)6級,合川區硬度計,石英(quartz)7級,黃玉(topaz)8級,剛玉(corundum)9級,金剛石(diamond)10級。這就是早的硬度表,人們稱為“莫氏硬度表”。
后來人們根據這一原理,不斷的延伸,便攜式硬度計,測量了各種材料的莫氏硬度。直到更加完善的現代硬度測量儀的出現之前,一直延用這一辦法。
莫氏硬度標準是隨意定出的,劃痕的深淺很大程度上取決實驗者的力氣。莫氏硬度并不能地用于確定材料的硬度,例如10級和9級之間的實際硬度差就遠大于2級和1級之間的實際硬度差,但方便實用。常用以測定天然礦物的相對硬度。
經過多年的完善,現在我們使用莫氏硬度計測量礦物質硬度的10種礦物質標準。莫氏硬度值并非硬度值,而是按硬度的順序表示的值。莫氏硬度計所測的相對硬度用1~10數字表示,根據實測情況,可分別用等于、大于、小于某硬度級別,表示樣品莫氏硬度值或范圍在肉眼鑒定礦物時,通常采用刻劃法確定其硬度,并以“莫氏硬度計”中所列舉的十種礦物作為對比的標準。
里氏硬度計屬于計量檢測儀器,在保證產品質量、進行失效分析方面起著重要作用,因此選擇好里氏硬度計對于使用者來說是個關鍵問題。
真正的里氏硬度計是符合國家標準和國際標準且具有互換一致性的。雖然中國有關部門制定了里氏硬度計國家標準,有些生產廠家的技術實力由于達不到生產符合標準里氏硬度計的水平,因此采用修正的方法生產里氏硬度計,其產品雖也名為里氏硬度計,但與真正的里氏硬度計相去甚遠,原本測值不準的硬度計經過修正后也可以達到測試硬度試塊準確的要求,因此用戶要選擇好里氏硬度計需要注意真正里氏硬度計的以下特征:
1)沖擊裝置具有互換性。里氏硬度計的一臺主機可以同時配置七種不同類型的沖擊裝置;若干支同一種類的沖擊裝置可以配置在一臺主機上。
2)沖擊裝置的沖頭具有可更換性。里氏硬度計沖擊裝置的沖頭具有可更換性。同一種類沖擊裝置的沖頭可以相互替換而不影響測值。
3)里氏硬度計不具有可調整性。里氏硬度計出廠后不具有可調整性,顯微維氏硬度計,由于球頭的磨損造成測值不準時,應采用更換球頭的辦法解決。
用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規定的試驗力壓入式樣表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm2(MPa)。
測定布氏硬度較準確可靠,但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中,布氏硬度用途廣,往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,既直觀,又方便。
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