塑料的典型性質是較軟的材料被較復雜的材料劃傷或磨損。它是測量最多的屬性之一,經常在塑料的技術表中報告。硬度參數的分析主要用于工業零件和建筑設備,當刮擦或因撫摸或摩擦兩種材料而失去表面紋理時,效果更為明顯。硬度對其基本性能至關重要,特別是在延展性塑料材料中。在屈服和抗拉強度方面,觀察到正負線性相關性(流動圖像將使其更加明顯)。然而,一個重要因素是硬度并不總是其他性能的良好指標,例如耐磨性、強度和耐刮擦性。因此,在產品設計中不應單獨考慮它
硬度測試的分類
邵氏硬度
邵氏硬度所對應測量儀器為邵氏硬度計,主要分為三類:A型,C型和 D型。其測量原理完全相同,所不同的是測針的尺寸特別是尖端直徑不同,C型最大,D型最小。
A型適用于一般橡膠、合成橡膠、軟橡膠,多元脂、皮革、蠟等。
C型適用于橡塑并用、塑料中含有發泡劑制成的微孔材料。
D型適用于一般硬橡膠、樹脂、壓克力、玻璃、熱塑性橡膠、印刷板、纖維等。
A型硬度計示值低于10HA或高于90HA時是不準確的,建議相應更換C型和D型進行測量。
洛氏硬度
測量薄件、小件的硬度以及具有薄或中等厚度硬化層零件的表面硬度。N標尺,適用于類似洛氏硬度的HRC、HRA測試的材料。T標尺,適用于類似洛氏硬度的HRB測試的材料。
?硬度測定原理
邵氏硬度:用邵氏硬度計插入被測材料,表盤上的指針通過彈簧與一個刺針相連,用針刺入被測物表面,表盤上所顯示的數值即為硬度值。
洛氏硬度:將壓頭(金剛石圓錐或硬質合金球)分兩個步驟壓入試樣的表面,經規定保持時間后,卸除主試驗力F,測量在初試驗力F0下的殘余壓痕深度h。
?硬度試樣的要求
橡膠及塑料試樣外表面均應光滑、平坦、不應有缺陷、機械損傷及雜質。
橡膠的試樣厚度不小于6mm,寬度不小于15mm,長度不小于35mm,試樣厚度不到6mm時,可用一樣的膠片堆疊測定,但不超越4層,并要求膠片上下平行。橡膠硬度測定溫度限定18-28攝氏度,試樣在實驗溫度下應至多保存5小時。
塑料試樣為正方形,邊長50mm、厚度6mm。也允許采用50X15mm的試樣。塑料硬度測定溫度規則為20℃±2℃,試樣在實驗溫度下擱置16小時。
?硬度適用范圍
洛氏硬度可測試較硬的材料,如聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚酰胺。
邵氏硬度用于測試彈性體、橡膠和較軟的材料,如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。
?硬度測試標準
GB/T 2411-2018 塑料和硬橡膠 使用硬度計測定壓痕硬度(邵氏硬度)
GB/T 531.1-2018 硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分:邵氏硬度計法(邵爾硬度)
GB/T 3398.1-2008 塑料 硬度測定 第1部分:球壓痕法
GB/T 3398.2-2008 塑料 硬度測定 第2部分:洛氏硬度
GB/T 5766-2023 摩擦材料洛氏硬度試驗方法
GB/T 10807-2006 軟質泡沫聚合材料 硬度的測定(壓陷法)
GB/T 6031-2017硫化橡膠或熱塑性橡膠 硬度的測定(10IRHD~100IRHD)
ISO 2039-1:2001塑料.硬度測定.第1部分:壓球法
ISO 2039-2:1987 塑料.硬度的測定.第2部分:洛氏硬度
ISO 48-4-2018邵氏硬度標度用于確定硫化橡膠和熱塑性塑料的壓痕硬度
ASTM D785-2023 塑料和電絕緣材料洛氏硬度的試驗方法
ASTM D2240-2021 橡膠性能的標準試驗方法-硬度計硬度
邵氏A硬度與D硬度換算
由上表可知,邵氏硬度90A以下的材料以硬度A來計量硬度,高于90A的材料用D表來測量硬度。而當HD型的讀數小于20時就用A型的。
邵氏A硬度和邵氏D硬度測量方法不一樣,所以只有近似的換算關系,兩種換算公式如下:
1、D=A-50 ;
2、A=0.173D+86.58.
從上表可以看出,這種換算僅僅是近似,所以實際測試中不如根據硬度選擇合適的硬度計種類。