塑料、橡膠和漆膜硬度

塑料球壓痕硬度GB/T3398.1-2008塑料硬度測(cè)定第1部分：球壓痕法原理把規(guī)定直徑的鋼球在規(guī)定的試驗(yàn)負(fù)荷作用下，垂直壓入試樣表面保持一定時(shí)間后，在負(fù)荷下測(cè)定壓痕深度，并求出壓痕面積，以單位面積上承受的力來(lái)表示硬度大小，單位為N/mm2。原理試驗(yàn)負(fù)荷：49N(5kg）、132N(13.5kg）、358N(36.5kg）、961N(98.0kg)硅碼：初負(fù)荷為9.8N(1kg)壓頭為直徑5mm的鋼球，淬火拋光，硬度800Hv試樣要求試樣尺寸：50mmx50mmx4mm或φ50mmx4mm。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)中心與試樣邊緣距離不小于10mm，各測(cè)量點(diǎn)中心之間的距離不小于10mm。厚度不應(yīng)小于4mm，均勻、表面光滑、平整、無(wú)氣泡、無(wú)機(jī)械損傷及雜質(zhì)等（若試樣厚度小于4mm，可以疊放幾個(gè)試樣，然而，疊加試樣得到的硬度值和同樣厚度單片試樣所得到的硬度值會(huì)有差異）。試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB/T2918-1998規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境進(jìn)行。試驗(yàn)要求①測(cè)定各級(jí)負(fù)荷下的機(jī)架變形量h2。測(cè)定時(shí)卸下壓頭，升起工作臺(tái)使其與主軸接觸，加上初負(fù)荷，調(diào)節(jié)深度指示儀表為零，再加上試驗(yàn)負(fù)荷，直接由壓痕深度指示儀表中讀取相應(yīng)負(fù)荷下的機(jī)架變形量。②根據(jù)材料硬度選擇適宜的試驗(yàn)負(fù)荷。裝上壓頭，并把試樣放在工作臺(tái)上，使測(cè)試表面與加荷方向垂直接觸，無(wú)沖擊地加上初負(fù)荷之后，把深度指示儀表調(diào)到零點(diǎn)。③在2～3s內(nèi)將所選擇的試驗(yàn)負(fù)荷平穩(wěn)地施加到試樣上，保持負(fù)荷30s，讀取壓痕深度h1。④要求壓痕深度在0.15~0.35mm的范圍內(nèi)，否則，應(yīng)改變?cè)囼?yàn)負(fù)荷，使達(dá)到規(guī)定的深度范圍。⑤數(shù)量不少于2塊，測(cè)量點(diǎn)數(shù)不少于10個(gè)。影響因素硬度計(jì)的偏差產(chǎn)生的影響硬度值隨著初負(fù)荷的增加而增加；在保持初負(fù)荷不變的條件下，改變主負(fù)荷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硬度值是隨著試驗(yàn)負(fù)荷的增加而降低；機(jī)架變形量對(duì)硬度值的影響。在同一試驗(yàn)負(fù)荷下，如果機(jī)架變形量為1μm，壓痕深度越小，硬度的相對(duì)誤差越大，而在相同壓痕深度時(shí)，試驗(yàn)負(fù)荷越小機(jī)架變形的影響越大；壓痕深度測(cè)量裝置對(duì)硬度值的影響，非常顯著，是主要的誤差來(lái)源。影響因素試樣厚度的影響，大多數(shù)試樣材料的硬度值都隨著試樣厚度的增加而降低，試樣太薄時(shí)硬度值不夠穩(wěn)定，厚度大于4mm后的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定。讀數(shù)時(shí)間的影響，大多數(shù)材料試樣的硬度均隨讀數(shù)時(shí)間的增加而下降。測(cè)點(diǎn)距試樣邊緣距離的影響，試樣在成型加工過(guò)程中，邊緣部分與中間部分受力、受熱以及表面平整度等均不相同，測(cè)點(diǎn)太靠近試樣邊緣，將導(dǎo)致硬度值測(cè)試偏差，稱(chēng)為邊緣效應(yīng)。測(cè)試點(diǎn)間距離的影響，測(cè)點(diǎn)間的距離應(yīng)有一定大小，否則會(huì)造成結(jié)果的不準(zhǔn)確。塑料洛氏硬度GB/T3398.2-2008塑料硬度測(cè)定第2部分：洛氏硬度原理原理硬度標(biāo)尺初負(fù)荷（N）總負(fù)荷（N）壓頭直徑mmR 98.1 588.4 12.700±0.015L 98.1 588.4 6.350±0.015M 98.1 980.7 6.350±0.015E 98.1 980.7 3.175±0.015各標(biāo)尺的洛氏硬度常數(shù)取為130。試驗(yàn)設(shè)備洛氏硬度儀：由機(jī)架、壓頭、加力機(jī)構(gòu)、硬度指示器和計(jì)時(shí)裝置組成。壓頭為可在軸套中自由滾動(dòng)的硬質(zhì)拋光鋼球，試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有變形，試驗(yàn)后不應(yīng)有損傷。硬度指示器能測(cè)量壓頭壓入深度到0.001mm，每一分度值等于0.002mm。計(jì)時(shí)裝置能指示初試驗(yàn)力、主試驗(yàn)力全部加上時(shí)及卸除主試驗(yàn)力后，到讀取硬度值時(shí)，總試驗(yàn)力的保持時(shí)間，計(jì)時(shí)量程不大于60s。試樣要求測(cè)試步驟選定試驗(yàn)標(biāo)尺，所測(cè)的洛氏硬度值應(yīng)在標(biāo)尺的50～115之間，并核對(duì)主負(fù)荷、預(yù)負(fù)荷及壓痕器直徑使之與所選標(biāo)尺相符。將試樣放在工作臺(tái)上，施加初負(fù)荷，調(diào)整千分表到零點(diǎn)；保持10s后施加主負(fù)荷，保持15s卸去主負(fù)荷（保留初負(fù)荷），測(cè)量壓入深度。結(jié)果計(jì)算：（1）按下式計(jì)算洛氏硬度值:HR＝130-e式中：e——卸去主負(fù)荷后的壓入深度，每單位為0.002mm（2）直接用硬度讀數(shù)盤(pán)讀取硬度值。洛氏硬度值須在數(shù)字前應(yīng)加上前綴標(biāo)尺字母。在試樣的同一表面上做5次測(cè)量，每一測(cè)量點(diǎn)應(yīng)距試樣邊緣10mm以上，任何兩測(cè)量點(diǎn)的間隔不得少于10mm。試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB/T2918-1998規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境進(jìn)行。影響因素試驗(yàn)儀器的影響機(jī)架的變形量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)；主軸傾斜；壓頭夾持方式不正常；加荷不平穩(wěn)以及壓頭軸線偏移等。測(cè)試溫度的影響隨著測(cè)試溫度的上升，各種塑料材料的洛氏硬度值都將下降，尤其是對(duì)熱塑性塑料的影響更為顯著。試樣厚度的影響試樣厚度小于6mm時(shí)，對(duì)硬度值的影響較大；試樣厚度大于6mm時(shí)對(duì)硬度值的影響較小。規(guī)定試樣厚度不得小于6mm。影響因素主試驗(yàn)力保持時(shí)間的影響塑料屬于黏彈性材料，在試驗(yàn)載荷作用下，試樣的壓痕深度隨加荷時(shí)間的增加而增加，硬度值隨著降低。低硬度材料的影響較高硬度材料的明顯。讀數(shù)時(shí)間的影響主試驗(yàn)力卸除后，試樣壓痕將產(chǎn)生彈性恢復(fù)，有一定時(shí)間，因此卸荷后距讀數(shù)時(shí)間越長(zhǎng)，壓痕的彈性恢復(fù)時(shí)間也越長(zhǎng)，側(cè)得的硬度值應(yīng)當(dāng)偏高。邵氏硬度GB/T2411-2008塑料和硬橡膠使用硬度計(jì)測(cè)定壓痕硬度（邵氏硬度）試驗(yàn)原理具有一定形狀的鋼制壓針，在試驗(yàn)力作用下垂直壓入試樣表面，當(dāng)壓足表面與試樣表面完全貼合時(shí)，壓針尖端面相對(duì)壓足平面有一定的伸出長(zhǎng)度L，以L值的大小來(lái)表征邵氏硬度的大小,L值越大，表示邵爾硬度越低，反之越高HA=100-L/0.025HD=100-L/0.025

HC=100-L/0.025

式中HA為邵氏A硬度；HD為邵氏D硬度;HC為邵氏C硬度.邵氏硬度計(jì)邵氏硬度計(jì)主要分為三類(lèi)：即A型，C型和D型。它們的測(cè)量原理完全相同，所不同的是測(cè)量針的尺寸不同。A型的針尖直徑為7.9mm，邵A型硬度計(jì)用來(lái)測(cè)量軟塑料、橡膠、合成橡膠、氈、皮革、打印膠輥的硬度；D型的針尖直徑為0.2mm.即半徑為R0.1。邵D型硬度計(jì)用來(lái)測(cè)量包括硬塑料和硬橡膠的硬度，例如:熱塑性塑料,硬樹(shù)脂，地板材料，保齡球等，特別適合于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)橡膠和塑料成品的硬度測(cè)量。C型的測(cè)針是一個(gè)圓球。邵氏C型硬度計(jì)用來(lái)測(cè)量泡沫材料和海綿等軟性材料。邵氏硬度計(jì)硬度計(jì)主要由讀數(shù)盤(pán)、壓針、下壓板及對(duì)壓針施加壓力的彈簧組成。硬度計(jì)的測(cè)定范圍為20~90之間。當(dāng)試樣用A型硬度計(jì)測(cè)量硬度值大于90時(shí)，改用邵氏D型硬度計(jì)測(cè)量硬度。用D型硬度計(jì)測(cè)量硬度值低于20時(shí)，改用A型硬度計(jì)測(cè)量。試樣要求1、試樣厚度均勻，表面光滑、平整、無(wú)氣泡、無(wú)機(jī)械損傷及雜質(zhì)。2、試樣厚度應(yīng)小于4毫米。試樣允許用較薄的幾層疊合到所需厚度，并保證各層之間接觸良好。由于各層之間的表面接觸不完全，試驗(yàn)結(jié)果可能與單片時(shí)測(cè)試的結(jié)果不同。3、試樣大小應(yīng)保證每個(gè)測(cè)量點(diǎn)與試樣邊緣距離不小于9毫米，各測(cè)量點(diǎn)之間的距離不小于6毫米。4、每組試樣測(cè)量點(diǎn)數(shù)不少于5個(gè)，可以在一個(gè)或幾個(gè)試樣上進(jìn)行。試驗(yàn)步驟1、校準(zhǔn)：在使用過(guò)程中壓針的形狀和彈簧的性能會(huì)發(fā)生變化，因此對(duì)硬度計(jì)的彈簧壓力，壓針伸出最大值及壓針形狀和尺寸應(yīng)定期檢查校準(zhǔn)。2、對(duì)試樣進(jìn)行環(huán)境調(diào)整。對(duì)于硬度與濕度無(wú)關(guān)的材料實(shí)驗(yàn)前，試樣應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境中至少放置1小時(shí)。對(duì)于硬度與相對(duì)濕度有關(guān)的材料，試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB/T2918-1998規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境或按相應(yīng)的材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。試驗(yàn)步驟3、安裝;將硬度計(jì)垂直安裝在硬度計(jì)支架上，用厚度均勻的玻璃片放在試樣平臺(tái)上，在相應(yīng)的重錘作用下使硬度計(jì)下壓板與玻璃片完全接觸，此時(shí)讀書(shū)盤(pán)指針應(yīng)指示“100”。當(dāng)指針完全離開(kāi)玻璃片時(shí)，指針應(yīng)指示’0”.允許最大偏差為±1個(gè)邵氏硬度值。4、把試樣置于測(cè)定架的試樣平臺(tái)上，使壓針頭離試樣邊緣至少9毫米，平穩(wěn)無(wú)沖擊地使硬度計(jì)在規(guī)定重錘的作用下壓在試樣上，從下壓板與試樣完全接觸15秒后立即讀數(shù)。如果規(guī)定要瞬時(shí)讀數(shù)，則在下壓板與試樣完全接觸后1秒內(nèi)讀數(shù)。5、在試樣上相隔6毫米以上的不同點(diǎn)測(cè)量硬度5次。取算術(shù)平均值。影響因素試樣厚度影響試驗(yàn)結(jié)果。試樣受到壓力后產(chǎn)生變形，受壓部分變薄，這樣鋼球或壓針就受到承托試樣的金屬板或玻璃板的影響，使硬度值增大。如果試樣厚度增加，這種影響會(huì)相應(yīng)減小。塑料的硬度也與其它力學(xué)性能一樣，隨溫度的升高，硬度降低。熱塑性塑料比熱固性塑料更為明顯。硬度試驗(yàn)時(shí)，讀數(shù)時(shí)間對(duì)硬度值影響很大。由于塑料受壓后產(chǎn)生蠕變，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，形變繼續(xù)發(fā)展。因此不同時(shí)間讀數(shù)，所得結(jié)果有一定差別。鉛筆硬度GB/T6739-2006色漆和清漆鉛筆法測(cè)定漆膜硬度適用范圍原理原理試驗(yàn)儀器試驗(yàn)儀器

鉛筆標(biāo)號(hào)

：9B—8B—7B—6B—5B—4B—3B—2B—B—HB—F—H—2H—3H—4H—5H—6H—7H—8H—9H

測(cè)試鉛筆的供應(yīng)選擇：國(guó)內(nèi)常用的中華牌高級(jí)繪圖鉛筆可從全國(guó)涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)處購(gòu)得。試驗(yàn)操作環(huán)境:

溫度(23±2)℃，濕度(50±5)%RH

對(duì)于木質(zhì)鉛筆，用繪圖員專(zhuān)用機(jī)械卷筆刀削掉大約5至6毫米的木頭，小心操作，留出原樣的、未劃傷的光滑圓柱體鉛筆芯。垂直握住鉛筆，與砂紙保持90度在砂紙上前后移動(dòng)鉛筆直至獲得平坦，光滑，圓形的橫截面，且橫截面邊緣不得有碎片或缺口。每次使用鉛筆前都要重復(fù)這個(gè)步驟。試驗(yàn)操作1、

將事先已準(zhǔn)備的符合要求的鉛筆固定到儀器中，鉛筆的尖端放到涂層表面。

2、當(dāng)鉛筆筆尖接觸到涂層后立即以0.5mm/s~1mm/s的速度朝離開(kāi)操作者的方向推動(dòng)至少7mm。

3、若無(wú)特殊說(shuō)明，30s以后以裸視檢查涂層表面。用軟布或是脫脂棉擦和惰性溶劑一起擦拭涂層表面，當(dāng)擦干凈涂層表面所有鉛筆芯的所有碎屑，更容易判定產(chǎn)品

是否被破壞。必須保證溶劑不能影響產(chǎn)品硬度。若未出現(xiàn)劃痕，在未進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)的區(qū)域重復(fù)試驗(yàn)，更換較高硬度的鉛筆直到出現(xiàn)至少3mm長(zhǎng)的劃痕為止。若已經(jīng)出現(xiàn)超過(guò)3mm的劃痕，則降低鉛筆的硬度重復(fù)試驗(yàn)，直到超過(guò)3mm的劃痕不再出現(xiàn)為止。以沒(méi)有使涂層出現(xiàn)3mm及以上劃痕的最硬的鉛筆硬度表示涂層的鉛筆硬度。

平行測(cè)定兩次。如果兩次測(cè)定結(jié)果不一樣，應(yīng)重新試驗(yàn)。結(jié)果處理擺桿阻尼試驗(yàn)GB/T1730-2007色漆和清漆擺桿阻尼試驗(yàn)原理接觸涂膜表面的擺桿以一定周期擺動(dòng)時(shí)，如表面軟則擺桿擺幅的衰減快，表面硬則擺幅的衰減慢。通過(guò)擺桿下面嵌入的兩個(gè)鋼球接觸漆膜樣板，在擺桿以一定周期擺動(dòng)時(shí)，擺桿的固定質(zhì)量對(duì)漆膜壓迫，而使漆膜產(chǎn)生抗力。根據(jù)擺搖擺規(guī)定振幅所需的時(shí)間判定漆膜的硬度（GB1730A法），或者根據(jù)擺桿擺幅衰減的阻尼時(shí)間，與在玻璃板上于同樣擺動(dòng)角范圍內(nèi)擺幅衰減的阻尼時(shí)間之比值表示漆膜硬度（GB1730B法）。科尼格(K?nig)和珀薩茲(Persoz)擺桿式阻尼試驗(yàn)（A法）記錄擺幅由6°―3°(科尼格擺，簡(jiǎn)稱(chēng)K擺)及12°―4°(珀薩茲擺，簡(jiǎn)稱(chēng)P擺)的時(shí)間，以秒計(jì)。對(duì)于有自動(dòng)記錄擺桿在規(guī)定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)次數(shù)的復(fù)擺儀，其阻尼時(shí)間可按下式計(jì)算：t=T?n

式中：t——漆膜阻尼時(shí)間，s；T——擺的擺動(dòng)周期，s/次；n——規(guī)定角度范圍內(nèi)擺桿擺動(dòng)的次數(shù)，次。漆膜阻尼時(shí)間是以同一塊試板上3次測(cè)量值的平均值表示。儀器設(shè)備——科尼格擺儀器設(shè)備——珀薩茲擺操作要點(diǎn)將已制備好的樣板放在操作臺(tái)上，并將擺桿置于其上，關(guān)上儀器各面的玻璃門(mén)，再慢慢的將擺移至規(guī)定的角度上，松手使擺做自由擺動(dòng)，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺桿擺至規(guī)定角度立刻停止計(jì)時(shí)，此時(shí)所記錄下的時(shí)間即為樣板漆膜的阻尼時(shí)間。雙擺桿式阻尼試驗(yàn)（B法）原理：雙擺法的測(cè)試原理是以一固定質(zhì)量的雙擺，通過(guò)擺桿的橫桿下面嵌入的兩個(gè)鋼珠接觸漆膜表面，當(dāng)擺桿在規(guī)定的擺動(dòng)角范圍內(nèi)以一定周期擺動(dòng)時(shí)，擺桿的質(zhì)量通過(guò)鋼珠與漆膜的接觸點(diǎn)，對(duì)漆膜產(chǎn)生壓迫，從而使漆膜產(chǎn)生抗力。根據(jù)擺桿擺幅衰減的阻尼時(shí)間，與在玻璃板上于同樣擺動(dòng)角范圍內(nèi)擺幅衰減的阻尼時(shí)間之比值即為該漆膜的硬度。儀器設(shè)備——雙擺硬度計(jì)雙擺硬度計(jì)由雙擺、儀器座、標(biāo)尺、底座等組成，為避免氣流和振動(dòng)，儀器還配有一個(gè)保護(hù)外罩。使用前應(yīng)確保在未涂漆的標(biāo)準(zhǔn)玻璃板上擺桿從5°擺動(dòng)到2°時(shí)的阻尼時(shí)間為(440±6)

s。如果此值不在范圍內(nèi)，應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)前后擺桿上兩個(gè)重錘的位置，使其符合要求。儀器設(shè)備——雙擺硬度計(jì)試驗(yàn)方法測(cè)定時(shí)先將擺桿偏轉(zhuǎn)至5.5°處，松開(kāi)擺桿做自由擺動(dòng)，當(dāng)擺至5°時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。記錄擺幅由5°―2°的時(shí)間，以秒計(jì)。漆膜硬度按下式計(jì)算：X=

t/t0式中：X

——被測(cè)漆膜硬度值；t——擺桿在漆膜上從5°―2°的擺動(dòng)時(shí)間，s；t0——擺桿在玻璃板上從5°―2°的擺動(dòng)時(shí)間，s。漆膜硬度以同一塊試板上兩次測(cè)量值的平均值表示。兩次測(cè)量值之差不應(yīng)大于平均值的5％注意事項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)玻璃板使用前應(yīng)用酒精擦凈；定期檢查鋼球，發(fā)現(xiàn)表面有磨損和銹蝕時(shí),可稍轉(zhuǎn)動(dòng)鋼球，測(cè)定前應(yīng)清潔鋼球；操作過(guò)程必須細(xì)致，特別是撥動(dòng)擺桿時(shí)，更應(yīng)注意擺桿如稍有一點(diǎn)移動(dòng)都將對(duì)結(jié)果造成影響。影響因素?cái)[桿本身固有性質(zhì)的影響

環(huán)境溫、濕度條件的影響操作手法準(zhǔn)確性的影響漆膜厚度的影響：重力加速度和空氣密度的影響

雙擺法、復(fù)擺法等方法雖然測(cè)試原理相同，但是在儀器的結(jié)構(gòu)、尺寸、擺動(dòng)周期及擺幅等方面各不相同，加之?dāng)[桿與涂層之間相互作用的復(fù)雜性，因此這些方法測(cè)得的結(jié)果不可能建立統(tǒng)一的換算關(guān)系。

擺桿本身固有性質(zhì)的影