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硬度測試是材料性能的關(guān)鍵指標(biāo)，但不同原理的硬度計適用場景迥異。劃痕、擺動、壓痕、回彈、壓入——五大方法如何精準(zhǔn)選擇？本文為您揭曉。

鉛筆硬度計

原理： 劃痕法。使用一系列硬度遞增（從最軟的6B到最硬的9H）的鉛筆，以固定角度（通常45°）和壓力（通常750g或1000g）在涂層表面劃動，觀察是否留下永久性劃痕。找出剛好能劃傷涂層的最硬鉛筆等級即為該涂層的鉛筆硬度。

應(yīng)用對象： 主要針對涂層（油漆、清漆、粉末涂料、塑料薄膜等）的表面硬度，尤其是評估其抗劃傷性。也可用于紙張、木材等較軟材料。

測試標(biāo)準(zhǔn)： ASTM D3363, ISO 15184, GB/T 6739 等。

結(jié)果表示： 以鉛筆硬度等級表示（如 2H, 3H, F, HB, B 等）。H值越高，表示涂層越硬、越抗劃傷。

特點： 操作簡便、快速、成本低；結(jié)果直觀；主要用于評估表面抗劃傷性，而非整體材料硬度；主觀性相對稍強(qiáng)（需判斷是否劃傷）；對基材和涂層厚度有一定要求。

擺桿硬度計

原理： 阻尼振蕩法。儀器核心是一個可在被測表面上自由擺動的玻璃或金屬擺桿，其末端有一個特定形狀（如半球形或環(huán)形）的接觸點。擺桿從固定角度釋放，其擺動衰減的速率（擺動次數(shù)或阻尼時間）取決于材料（通常是涂層）表面的阻力（粘彈性）。阻力越大（表面越硬/阻尼越?。?，擺桿衰減越慢，擺動次數(shù)越多或阻尼時間越長。

應(yīng)用對象： 主要針對涂層（油漆、清漆、光油等）的硬度，反映其干燥程度、交聯(lián)固化程度和表面摩擦特性。常用于汽車漆、木器漆、印刷油墨等。

測試標(biāo)準(zhǔn)： ISO 1522 (König擺), ASTM D4366 (Persoz擺), GB/T 1730 (雙擺) 等。不同擺桿類型（如König, Persoz, Sward）結(jié)果不直接可比。

結(jié)果表示： 以在規(guī)定角度內(nèi)（如6°到3°）的擺動次數(shù)或從起始角度（如6°）衰減到特定角度（如3°）所需的時間（秒） 表示。數(shù)值越大，表示涂層表面硬度越高/阻尼越小。

特點： 對涂層表面微小的硬度變化非常敏感；能較好反映涂層的固化狀態(tài)；測試速度快；結(jié)果受環(huán)境溫濕度、基材平整度影響較大；對試樣表面平整度要求高；結(jié)果與劃痕硬度（鉛筆法）沒有直接對應(yīng)關(guān)系。

壓痕硬度計

布氏硬度： 硬質(zhì)合金球壓頭，測量壓痕直徑。適用于較軟材料（有色金屬、退火鋼、鑄鐵）。

洛氏硬度： 金剛石圓錐或硬質(zhì)合金球壓頭，測量壓痕深度增量。應(yīng)用最廣，有不同標(biāo)尺（A, B, C, D等）覆蓋從軟到極硬材料（塑料、軟鋼、淬火鋼、硬質(zhì)合金）。

維氏硬度： 金剛石正四棱錐壓頭，測量壓痕對角線長度。適用于從極軟到極硬的各種材料（包括薄層、小區(qū)域），精度高。

努氏硬度： 金剛石菱形棱錐壓頭，測量長對角線長度。特別適用于薄層、脆性材料（陶瓷、玻璃）和微小區(qū)域的硬度測試。

顯微硬度： 通常指維氏或努氏硬度在極小載荷（<1 kgf）下的應(yīng)用，用于微區(qū)、鍍層、相的硬度測試。

原理： 最廣泛應(yīng)用的硬度測試原理大類。在靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)載荷下，將特定形狀（球形、錐形、金字塔形）的壓頭壓入材料表面，保持規(guī)定時間后卸除載荷，測量在材料表面留下的壓痕尺寸（深度、對角線長度、直徑）。硬度值通過載荷與壓痕面積的比值（或特定公式）計算得出。這是一個非常龐大的類別，包含多種具體方法：

應(yīng)用對象： 金屬、陶瓷、硬質(zhì)塑料、復(fù)合材料等幾乎所有固體材料，尤其適用于塊體材料的硬度評價。

測試標(biāo)準(zhǔn)： 對應(yīng)不同方法有大量標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM E10/E18/E92/E384, ISO 6506/6507/6508/4545 等）。

結(jié)果表示： 根據(jù)方法不同，表示為 HBW (布氏), HRC/HRB/HRA (洛氏), HV (維氏), HK (努氏) 等，后面通常帶有載荷和壓頭信息（如 HV0.5）。

特點： 測量的是材料抵抗塑性變形的能力；結(jié)果量化、客觀、可比較（同方法內(nèi)）；測試通常需要一定時間；可能對試樣表面造成永久壓痕；不同方法的結(jié)果不能直接比較（需查換算表，且換算不精確）；設(shè)備通常較大型（臺式機(jī)）。

里氏硬度計

原理： 動態(tài)回彈法。一個帶有硬質(zhì)合金球頭的沖擊體（沖頭）在彈簧力作用下以一定速度撞擊試樣表面。沖擊體在撞擊時部分動能因塑性變形而損失，剩余動能使其回彈。測量沖擊體回彈速度與沖擊速度的比值（或回彈高度），該比值與材料的硬度成正比。硬度值通過電子裝置計算并顯示。

應(yīng)用對象： 大型、重型、不易移動或難以在臺式機(jī)上測試的工件（鑄件、鍛件、軋輥、大型模具、壓力容器、管道）。也可用于現(xiàn)場快速抽檢。適用于大多數(shù)金屬材料。

測試標(biāo)準(zhǔn)： ISO 16859 (里氏硬度), ASTM A956, GB/T 17394 等。

結(jié)果表示： 里氏硬度值 (HL)，但儀器通?？梢宰詣訐Q算成更常用的布氏 (HB)、洛氏 (HRC/HRB)、維氏 (HV) 值 顯示（需選擇正確的材料組和標(biāo)尺）。如 HL, HLD, HLDC, HRC, HB, HV 等。

特點： 便攜、快速、操作簡便；可測試大型工件和復(fù)雜形狀；對表面損傷極?。ㄎ⑿汉郏粶y量結(jié)果受材料彈性模量影響較大；不同方向（D, DC, G, C探頭）和材料類型需要正確選擇和換算；精度通常低于臺式壓痕硬度計，但對現(xiàn)場應(yīng)用足夠；對試樣表面光潔度、質(zhì)量（厚度、剛度、耦合）有一定要求。

邵氏硬度計

原理： 壓入深度法。在規(guī)定的彈簧力作用下，將特定形狀（鈍針或半球）的壓針垂直壓入材料表面。硬度值由壓針壓入的深度決定（直接讀取刻度或電子顯示）。壓入越淺，硬度越高。

應(yīng)用對象： 主要用于彈性體（橡膠、硅膠）和軟塑料（TPE, PP, PE等）。是橡膠行業(yè)最常用的硬度測試方法。

測試標(biāo)準(zhǔn)： ISO 7619-1 (邵氏A, D), ASTM D2240 (邵氏A, D, O, OO, OOO等), GB/T 531.1 等。最常用的是邵氏A（較軟材料）和邵氏D（較硬材料）。

結(jié)果表示： 邵氏硬度值，單位通常省略（如 60 HA, 80 HD）。范圍0-100，數(shù)值越大越硬。

特點： 便攜、操作極其簡便、快速、無損（壓痕可恢復(fù)）；對試樣厚度有一定要求；結(jié)果受壓針形狀、彈簧力、施壓時間、溫度影響較大；主要反映材料的彈性變形抗力（尤其邵氏A）；不同標(biāo)尺（A, D, O等）針對不同硬度范圍的材料，結(jié)果不能直接比較。

總結(jié)對比表：

如何選擇？

• 測涂層抗劃傷？ -> 鉛筆硬度計

• 測涂層固化狀態(tài)/表面摩擦？ -> 擺桿硬度計

• 測金屬、陶瓷、硬塑料的整體硬度？ -> 壓痕硬度計 (選具體方法：布氏、洛氏、維氏、努氏)

• 測大型金屬工件現(xiàn)場硬度？ -> 里氏硬度計

• 測橡膠或軟塑料硬度？ -> 邵氏硬度計 (選標(biāo)尺：A或D)

理解它們的原理差異和應(yīng)用場景是正確選擇和使用硬度測試方法的關(guān)鍵。