[科普中国]-高温硬度计

概述

随着工业技术的发展，对金属材料在高温环境下的使用性能，也不断提出了更高的要求，尤其是航空、航天时代的开启，以及火箭技术的飞速发展，材料高温性能检测已被列为了基本检测之一。

对材料硬度进行测定的仪器称为硬度计，高温硬度计即对材料在高温环境下的硬度检测，以确定材料在高温环境下的硬度的仪器。1

高温硬度计主要用于对材料在高温环境下的硬度检测，以确定材料在高温环境下的硬度。

高温硬度检测通常采用3种方式：压印法、一端平压法、相互压入法。

中国科学院金属研究所科技人员，在50年代末60年代初研制成功了国内第一台真空高温硬度计。该硬度计是可以在真空高温条件下测试金属材料的静态维氏硬度的仪器，是进行金属材料的高温机械性能试验的重要设备。这台温度计的极限温度为1300℃，真空度为乇，载荷分1、3、5公斤，试片数目16～20个，可在不破坏真空的情况下，连续推换试样，在试片上打60点压痕。这项成果荣获1964年全国新产品二等奖、全国科学大会奖。2

检测方法（1）压印法

既然是压印就需要硬度计的压头与被测工件接触。其工作原理与常规硬度计基本相似。即采用高温硬度计，对材料进行打压，通过压痕来测定材料在高温下的硬度性能

（2）相互压入法

相互压入法是将两个同样材料，按完全相同的尺寸制样，并紧密的平行放在一起，施加试验力，测量平面压印宽度，通过单位面积上所受的负荷来确定材料高温硬度。

（3）一端平压法

是将被测材料制成120度夹角的圆锥试样，垂直放置于耐热基体（需高硬度），在要求温度下加力，卸力后测量试样被挤压出来的平面尺寸，来计算单位面积内所承受的力，从而确定材料高温硬度。

高温硬度高温硬度，对于高温轴承及某些工具材料等是重要的性能指标。此外，目前正在研究高温硬度值随承载时间的延长而逐渐下降的规律，试图据此确定同温度下的持久强度，以减少或省去时间冗长的持久试验。因此，高温硬度试验的应用将日益广泛。

高温硬度试验在试验设备方面，涉及到试样加热、保温和防止氧化等一系列问题。目前，在试验温度不太高的情况下，仍用布氏、洛氏和维氏试验法。在试验机的工作台上需加装一台密闭的试样加热保温箱（包括加热及冷却系统、测温装置、通入保护气体系统、高真空系统及移动试样位置的装置等），并加长压头的压杆，使之伸入密闭的加热箱内。如试验温度较高，要求较严格时，则多采用特制的高温硬度计。试验机的压头，在温度不超过800℃时，可用金刚石锥体（维氏和洛氏）和硬质合金球（布氏和洛氏），当试验温度更高时，则应换用人造蓝宝石或钢玉制的压头。

考虑到在较高温度下试样硬度一般较低，所以载荷不宜过大，并需根据试验温度的高低改变载荷大小，以保证压痕清晰和完整。此外，由于试样在高温下塑性较好和受蠕变的影响较显著，一般规定加载时间为30~ 60s。但有时特地为了显示蠕变的影响，加载时间可延续1～5h，所得结果叫持久硬度。试样上压痕对角线（维氏）或直径（布氏）的测量，一般均待试样冷却后取出在常温下进行。3

硬度计分类硬度计按硬度试验的原理可分为静力压痕、动力压痕、回跳、摇摆、划痕等硬度计，按发明者或首先生产者名称，可分为布氏、洛氏、维氏、肖氏、邵氏、巴柯尔等硬度计。按试验力或压痕的大小可分为宏观、低负荷、显微和超显微硬度计；按试验的温度可分为常温、低温和高温硬度计；按在计量器具检定系统中所处的地位可分为基准、标准和工作硬度计；按所测对象可分为金属、非金属、塑料、橡胶、土壤、混凝土、油漆、木材、搪瓷、药丸、水果，饼干、肌肉等硬度计；按硬度计是否固定可分为周定、便携和袖珍式硬度计；按自引化程度可分为手动、半自动和全自动硬度计；按测定材料其它性质通过换算而间接得到材料硬度，可分为涡流、矫顽力、超声等硬度计。1