[科普中国]-刮痕硬度

刮痕硬度是由刮痕试验测定的硬度。刮痕试验是测定塑料涂膜和透明塑料表面损伤难易性的试验。分为Martens(马腾斯)式和Bierbaum(比阿巴蒙)式两种。

简介刮痕(Scratch)硬度是指材料对另一种材料刻划的阻抗能力，用于塑料测试的是比尔巴姆( Bierbaum)试验法。用正方体的钻石的尖角对准试样，以3g重负荷刻划试样，用负荷除以抓痕宽度的平方表示其硬度，也有采用不同硬度铅笔刻划试样的柯氏( Kohinoor)试验法。1

刮痕试验刮痕试验涉及到用已知正应力把一个刚硬物体或者精磨的针状物压入聚合物内，然后物体横向移动，从而使聚合物表面变形以致破坏，见下图。

最简单的测试涉及到增大刻痕计压杆上的负荷，或者提高压杆硬度到产生刮痕为止；测量标准负荷或者硬度的压针产生的刮痕宽度，或者测量由标准压杆产生的雾度。伴随这类测试出现的问题同用压痕硬度测试时的一样：测试结果依赖于模量、屈服应力、聚合物的恢复时间，以及表面润滑状况和探针速度。

应该考虑的另一个特点是刮痕测试所模拟的破坏机理。例如，使用有足够正载荷的柱形探针(如纸夹末端之类)使塑料经历不可逆的变形，也可能产生刮痕或者刻痕。最耐这些刮削的材料是模量高的材料以及兼具有低模量与大恢复的材料。耐刮痕涂料便属其中之一。

用裁断工具(如小刀)，只要剪切作用力超过聚合物的剪切应力，就会产生刮痕，并且出现局部断裂。后者的机理同机械切削有点类似。其时，材料的韧度和抗撕裂性至关重要。使用某些“标准。工具时涉及的刮痕机理，按照工具的锐度、几何形状、角度，等等，不难看到会从撕裂移向可逆变形。2

计算方式马腾斯式是用圆锥顶角为90°的钻石压于待刮刻试样表面，将刮痕宽度达0.01mm以上时的荷重作为硬度值，以克为单位表示。

比阿蒙式是在钻石压子上载上重锤，使试样水平运动，以在试样表面上切出沟槽，测定槽的宽度，按下式计算：

刮痕硬度(BSH)=负荷(kg)/刮痕宽度(mm)

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学