塑料橡胶材料配方设计与橡胶硬度的关系

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1、（塑料橡胶材料） 配方设计 与橡胶硬度的关系 （塑料橡胶材料） 配方设计 与橡胶硬度的关系 配方设计和橡胶硬度的关系 配方设计和橡胶硬度的关系生胶品种硫化体系补强填充剂软化增塑剂邵尔 A 型硬度测定中的 影响因素 1试样厚度的影响邵尔 A 型硬度值是由压针压入试样的深度来测定的，因此试样 配方设计和橡胶硬度的关系 生胶品种 硫化体系 补强填充剂 软化增塑剂 邵尔 A 型硬度测定中的影响因素 1试样厚度的影响 邵尔 A 型硬度值是由压针压入试样的深度来测定的，因此试样厚度直接影响试验结果。试样 受到压力厚产生变形，受到压力的部位变薄，硬度值增大。所以，试样厚度小硬度值达，试 样厚度大硬度值小。

2、2压针长度对试验结果的影响 标准中规定邵尔 A 硬度计的压针露出加压面的高度为 2.5mm，在自由状态时指针应指零点。 当压针在平滑的金属板或玻璃上时，仪器指针应指 100 度，如果指示大于或小于 100 度时， 说明压针露出高度大于或小于 2.5mm 或小于 2.5mm，这种情况下应停止使用，进行校正。当 压针露出高度大于 2.5mm 时测得的硬度值偏高。 3压针端部形状对试验结果的影响 邵尔 A 型硬度计的压针端部在长期作用下，造成磨损，使其几何尺寸改变，影响试验结果， 磨损后的端部直径变大所测得结果也大，这是因为其单位面积的压强不同所致。直径大则压 强小所测得硬度值偏大，反之偏小。 4温

3、度对试验结果的影响 橡胶为高分子材料，其硬度值随环境的变化而变化，温度高则硬度值降低。胶料不同其影响 程度不同，如结晶速度慢的天然橡胶，温度对其影响小些，而氯丁橡胶、丁苯橡胶等则影响 显著。 5读数时间的影响 邵尔 A 型硬度计在测量时读数时间对试验结果影响很大。压针和试样受压后立即读数和指针 稳定后再读数，所得的结果相差很大，前者高，后者偏低，二者之差可达 5 至 7 度左右，尤 其再合成橡胶测试中较为显著，这主要使胶料在受压后产生蠕变所致。所以当试样受压后应 立即读取数据。 目录 壹.硬度的定义 二.硬度的测试方法 三.分别介绍几种硬度测试方法和相关单位 四.各种硬度的区别 壹.硬度的定义

4、 硬度材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。它是衡量材料软硬程度的壹个性能 指标。它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残 余变形和反破坏的能力。硬度不是壹个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性 等力学性能的综合指标。 二.硬度的测试方法 硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全壹样。最普通方法是用 锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉 试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。最常 用的是静负荷压入法硬度试验，即洛氏硬度 HRA|HRB|HRC、布

5、氏硬度 HB、维氏硬度 HV，其值 表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL） 、肖氏硬度 HS 则属于回跳法硬度 试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是壹个单纯的物理量，而是反映材料 的弹性、塑性、强度和韧性等的壹种综合性能指标。 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的壹种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性 能试验，生产上需要壹个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬 度值之间，硬度值和强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和 继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。 三.分别介绍几种硬度

6、测试方法和相关单位 1.布式硬度（Brinellhardness）|HB： 布氏硬度以 HBN(kgf/mm2)表示（HBSHBW） （参照 GB/T2311984） ，布式硬度 HB 是以壹定 大小的试验载荷，将壹定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间， 然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。壹般 为：以壹定的载荷壹般 3000kg 把壹定大小直径壹般为 10mm 的淬硬钢球压入材料表面，保持 壹段时间，去载后，负荷和其压痕面积之比值，即为布氏硬度值 HB，单位为公斤力 /mm2N/mm2。 所以生产中常用布氏硬度法测定经退货、正火和

7、调质得刚健，以及铸铁、有色金属、低合金 结构钢等毛胚或半成品的硬度。 2.维氏硬度（Vickershardness）|HV： 维氏硬度 HV 以 120kg 以内的载荷和顶角为 136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材 料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值 HV。它适用于较大工件和较深表面层的硬 度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷 1.96149.03N，它适用于较薄工件、工具 表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷小于 1.961N，适用于金属箔、极薄表面层 的硬度测定。 3.邵氏硬度（Shorehardness）|HA/HD： 具有壹定形状的钢制压针在试验力作用

8、下垂直压入试样表面当压足表面和试样表面完全 贴合时压针尖端面相对压足平面有壹定的伸出长度 L，以 L 值的大小来表征邵氏硬度的大 小，L 值越大表示邵尔硬度越低反之越高。 4.肖氏硬度（Shorehardness）|HS： 肖氏硬度试验是壹种动载试验法,其原理是将具有壹定质量的带有金刚石或合金钢球的重锤 从壹定高度落向试样表面,根据重锤回跳的高度来表征测量硬度值大小。符号为 HS。重锤回 跳得越高,表面测量越硬。A90 属金刚钻的硬度、D45 属淬火钢的硬度。 5.洛式硬度（Rockwellhardness）|HR： 洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以 0.002 毫米作为壹个硬

9、度单位。当 HB450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用壹个顶角 120 的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在壹定载荷下压入被测材料表面，由压痕 的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用 60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料|如硬质合金等 HRB：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料|如铸 铁 HRC：是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料|如淬火钢等 6莫氏硬度（Mohsscaleofhardn

10、ess）|HM 表示矿物硬度的壹种标准。1824 年由德国矿物学家莫斯(FrederichMohs)首先提出。应用划 痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕,习惯上矿物学或宝石学上都是用莫 氏硬度。用测得的划痕的深度分十级来表示硬度： 7.努氏（Knoophardness）HK 8.里氏（Leebhardness）|HL 9.韦氏（Websterhardness）|HW 韦氏硬度的基本原理是采用壹定形状的淬火压针,在标准弹簧的作用力下压入式样表面,定 义 0.01MM 的压入深度为壹个韦氏硬度单位.材料的硬度和压入深度成反比.压入越浅硬度越 高,反之则低.HW=20-L/0.01，H

11、W-表示韦氏硬度符号 L-表示压针伸出长度,即压入式样深 度/MM0.01-定义值/MM 四.各种硬度的区别 1.洛氏硬度可分为 HRA、HRB、HRC、HRD 四种，它们的测量范围和应用范围也不同。壹般生 产中 HRC 用得最多。压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。 维氏硬度以 HV 表示（参照 GB/T4340-1999） ，测量极薄试样。 2.钢材的硬度：金属硬度(Hardness)的代号为 H。按硬度试验方法的不同， 常规表示有布氏（HB） 、洛氏（HRC） 、维氏（HV） 、里氏（HL）硬度等，其中以 HB 及 HRC 较 为常用。HB 应用范围较广，HRC 适用于表面

12、高硬度材料，如热处理硬度等。俩者区别在于硬 度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。 HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV)以 120kg 以内的载荷和顶角为 136的金刚石方形锥压 入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。 HL 手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样 表面 1mm 处的回弹速度和冲击速度的比值计算硬度， 公式 ： 里氏硬度 HL=1000VB（回弹速度） /VA（冲击速度） 。 便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后能够转化为：布氏（HB） 、洛氏（HRC） 、维氏（HV

13、） 、 肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB） 、洛氏（HRC） 、维氏（HV） 、里氏（HL） 、 肖氏（HS）测量硬度值。 3.HB-布氏硬度； 布氏硬度(HB)壹般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬 度(HRC)壹般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。 布式硬度(HB)是以壹定大小的试验载荷，将壹定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属 表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形 表面积所得的商。壹般为：以壹定的载荷(壹般 3000kg)把壹定大小(直径壹般为 10mm)的淬 硬钢球压入材料表面，保持壹段

14、时间，去载后，负荷和其压痕面积之比值，即为布氏硬度值 (HB)，单位为公斤力/mm2(N/mm2)。 4.洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以 0.002 毫米作为壹个硬度单位。当 HB450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用壹个顶角 120 的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在壹定载荷下压入被测材料表面，由压痕 的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用 60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm

15、淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如 退火钢、铸铁等)。 HRC：是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 另外： 1.HRC 含意是洛式硬度 C 标尺， 2.HRC 和 HB 在生产中的应用都很广泛 3.HRC 适用范围 HRC2067，相当于 HB225650 若硬度高于此范围则用洛式硬度 A 标尺 HRA。 若硬度低于此范围则用洛式硬度 B 标尺 HRB。 布式硬度上限值 HB650,不能高于此值。 5.洛氏硬度计 C 标尺之压头为顶角 120 度的金刚石圆锥，试验载荷为壹确定值，中国标准是 150 公斤力。 布氏硬度计之压头为淬硬钢

16、球（HBS)或硬质合金球（HBW） ，试验载荷随球直径不同而不同， 从 3000 到 31.25 公斤力。 6.洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检 测壹类。 布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，壹般不归于无损检测壹类。 7.洛式硬度的硬度值是壹无名数，没有单位。 （因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。 ） 布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有壹定的近似关系。 8.洛式硬度直接在表盘上显示、也能够数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。 布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。 9.在壹定条件下，HB 和 HRC 能够查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC1/10HB。 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的壹种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性 能试验，生产上需要壹个比较准确的硬度和强度的换算关系。 实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值和强度值之间具有近似的相应关系。因为硬 度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越 高，硬度值也就