塑料硬度測(cè)定

第 1 部分：球壓痕法

1、范圍：

GB/T 3398的本部分規(guī)定了用負(fù)荷球壓痕器測(cè)定塑料和硬橡膠硬度的方法。

用這種方法測(cè)定的球壓痕硬度可為研發(fā)、質(zhì)量控制和按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收和拒收提供數(shù)據(jù)。

2、規(guī)范性引用文件：

下列文件中的條款通過GB/T3398的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容>或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的新版本。 凡是不注日期的引用文件，其新版本適用于本部分。

GB/T 2918-1998 塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（idt ISO 291: 1997)

3、術(shù)語(yǔ)和定義

3.1下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于GB/T3398的本部分。

球壓痕硬度

HB

球壓痕硬度是指以規(guī)定直徑的鋼球，在試驗(yàn)負(fù)荷作用下，垂直壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后單位 壓痕面積上所承受的壓力，單位為牛頓每平方毫米（N/mm² ）。

4、原理

將鋼球以規(guī)定的負(fù)荷壓人試樣表面，在加荷下測(cè)量壓入深度，由其深度計(jì)算壓入的表面積。 由以下關(guān)系式計(jì)算球壓痕硬度：球壓痕硬度＝施加的負(fù)荷/壓入的表面積

5、儀器

5. 1 硬度試驗(yàn)機(jī)，主要是由裝有一個(gè)試樣支撐板的可調(diào)整臺(tái)架、帶有連接部件 的壓痕器以及無沖擊的 施加負(fù)荷的裝置構(gòu)成。

硬度試驗(yàn)機(jī)還應(yīng)配備測(cè)量壓痕器壓入深度在0. 4 mm范圍內(nèi)的設(shè)備，其測(cè)量精密度為土0.005 mm。

在大負(fù)荷下，沿著加力主軸進(jìn)行變形測(cè)量時(shí)，框架變形不大于0.05 mm.

壓痕器 是一個(gè)經(jīng)過硬化并拋光的鋼球，試驗(yàn)后該鋼球不能顯出任何變形或損傷。

鋼球的直徑應(yīng)為（5.0士0.05)mm.

5.2 計(jì)時(shí)器，準(zhǔn)確至士0.1 s.

6、試樣

每個(gè)試樣應(yīng)為一個(gè)光滑的平板或具有足夠尺寸的樣塊，以減小邊緣對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響；例如20 mm×20 mm。試樣的兩表面間應(yīng)平行，*的厚度為4mm.

試樣的支撐面在試驗(yàn)后不應(yīng)顯示任何形變。

注1：若所試試樣厚度小于4 mm，可以疊放幾個(gè)試樣． 然而，疊加的試樣上得到的硬度值和同樣厚度單片試樣所得到的值會(huì)有差異．

注2：在某些情況下，特別是半結(jié)晶熱塑性塑料的注塑試樣，要獲得精準(zhǔn)的平板狀試樣是困難的。若所用的試樣稍有翹曲，所測(cè)得壓人深度包括把試樣壓向支撐板所移動(dòng)的距離。為消除這一影響，可使用一直徑（10 士l)mm的圓形支撐板，這一直徑對(duì)于平板試樣也足夠大了。還*將試樣較平的一側(cè)朝向支撐板放置。

7、狀態(tài)調(diào)節(jié)

試驗(yàn)前，試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)應(yīng)按GB/T 2918 1998規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境進(jìn)行。

8、步驟

8. 1 除非另有規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)在與狀態(tài)調(diào)節(jié)同樣的環(huán)境中進(jìn)行。

8.2 把試樣放在支撐握上，充分地支撐試樣并使試樣表面垂直于加荷軸．

在離試樣邊緣不小于10mm處的某一點(diǎn)上施加初負(fù)荷凡，值為（9. 8士o. l)No 調(diào)整深度指示裝置至零點(diǎn)，然后在 2 s～3s 的時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地施加試驗(yàn)氨荷 F. （見 8. 3).

8.3 選擇下列的試驗(yàn)負(fù)荷值F_m:

    49.0 N; 132 N; 358 N; 961 N; <誤差士1%)

使修正框架變形<見8.7）后的壓入深度在0.15 mm ～0. 35 mm之間。

如果30秒壓痕探度值超出范圍<無論一組試樣或單個(gè)試樣時(shí)>，需改變?cè)囼?yàn)負(fù)荷以得到在規(guī)定范圍內(nèi)的壓痕深度。 應(yīng)報(bào)告超出規(guī)定范圍壓痕深度的試驗(yàn)數(shù)目。

如果一組試驗(yàn)中試驗(yàn)負(fù)荷應(yīng)改變，當(dāng)處于轉(zhuǎn)變區(qū)域時(shí)，不同試驗(yàn)負(fù)荷下產(chǎn)生的不同硬度值將難以解釋，例如＝當(dāng)評(píng)估熱老化對(duì)硬度的影響時(shí)。在這種情況下，經(jīng)雙方協(xié)商*，可擴(kuò)大上述的壓痕深度范圍，但不能超出該值的20%。使用這個(gè)負(fù)荷使大部分試驗(yàn)壓痕深度落在0.15mm-0.35mm之間。

8.4當(dāng)按此方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試樣中的氣溫或開裂不應(yīng)影響結(jié)果． 如果在同一試樣上進(jìn)行幾次測(cè)定，各壓痕點(diǎn)間及離開邊緣距離都應(yīng)不小于10 mm.

8.5 施加試驗(yàn)負(fù)荷F_m 30s后，在加荷下囂量壓入深度h₁，其精度應(yīng)符合5.1的規(guī)定。

8.6在一個(gè)或多個(gè)試樣上進(jìn)行10次有效的試驗(yàn)。

8.7儀器機(jī)架的變形h₂（單位為毫米>應(yīng)按下述步驟測(cè)定：把一塊軟銅板<至少6 mm厚>放在支撐板上，同時(shí)施加初負(fù)F₀.調(diào)整指示裝置至零點(diǎn)并施加試驗(yàn)負(fù)荷F_m. 保持試驗(yàn)負(fù)荷直到深度指示器穩(wěn)定，記下讀數(shù)，移去試驗(yàn)負(fù)荷同時(shí)重新調(diào)整深度指示器至零，

重復(fù)這種操作直到深度指示器讀數(shù)在每次施加試驗(yàn)負(fù)荷時(shí)恒定為止。這就表示在該點(diǎn)銅塊不會(huì)進(jìn)一步被壓入，因此該恒定的深度讀數(shù)就是由于設(shè)備的框架變形而導(dǎo)致的深度指示器的位移量。記下該恒定的讀數(shù)h₂. 用 h=h₁ -h₂ 修正壓入深度h.

9、結(jié)果的表示

9. 1 由式（1）計(jì)算折合試驗(yàn)負(fù)荷F，單位為牛頓：

F_m一一壓痕器上的負(fù)荷，單位為牛頓（N);

h_r一一壓人的折合深度（0.25 mm);

h₁一一壓痕器在試驗(yàn)負(fù)荷時(shí)下的壓痕深度，單位為毫米（mm);

h₂一一在試驗(yàn)負(fù)荷下試驗(yàn)裝置的變形量，單位為毫米（mm);

h一一機(jī)架變形修正后的壓入深度（h1 -h2 ），單位為毫米（mm);

a一一常數(shù)（0. 21).

9.2 球壓痕硬度由式（2）計(jì)算：

9. 3 對(duì)于HB低于250 N/mm²時(shí)，修約至1 N/mm²，對(duì)于HB 值大于250 N/mm² ，修約至10 N/mm²的倍數(shù)。

10、試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a) 注明采用GB/T 3398的本部分；

b) 被試材料完整標(biāo)識(shí)的說明；

c) 狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)時(shí)的條件；

d) 試樣制備描述、尺寸和方法；

e) 試驗(yàn)的次數(shù)；

f)   產(chǎn)生不正確壓人深度的試驗(yàn)放數(shù)；

g) 球壓痕硬度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差；

h) 試驗(yàn)日期。

球壓痕硬度值隨壓入深度和試驗(yàn)負(fù)荷的函數(shù)關(guān)系

表A.1中的HB值是利用在9.1和9. 2中給出的公式計(jì)算出的。當(dāng)修正的壓入深度h確定時(shí)（見8. 7），可利用該表直接讀出HB值。

表 A. 1

表A. 1（續(xù)）

注：當(dāng)試樣的球壓痕硬度處于一個(gè)試驗(yàn)負(fù)荷和另一個(gè)試驗(yàn)負(fù)荷之間的轉(zhuǎn)換區(qū)時(shí)，以較小的試驗(yàn)負(fù)荷在較低的壓痕深度時(shí)進(jìn)行的試驗(yàn)與以較大的試驗(yàn)負(fù)荷在較大的深度下進(jìn)行試驗(yàn)產(chǎn)生的球壓痕硬度稍有不同。在這種情況下，*使用有關(guān)各方協(xié)商*的試驗(yàn)負(fù)荷。

相關(guān)儀器：

QYH-96塑料球壓痕硬度計(jì)