塑料硬度測定

第 1 部分：球壓痕法

1、范圍：

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

用這種方法測定的球壓痕硬度可為研發(fā)、質量控制和按產品標準進行驗收和拒收提供數據。

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（不包括勘誤的內容>或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協(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)調節(jié)和試驗的標準環(huán)境（idt ISO 291: 1997)

3、術語和定義

3.1下列術語和定義適用于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，在試驗負荷作用下，垂直壓入試樣表面，保持一定時間后單位 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)定的負荷壓人試樣表面，在加荷下測量壓入深度，由其深度計算壓入的表面積。 由以下關系式計算球壓痕硬度：球壓痕硬度＝施加的負荷/壓入的表面積

5、儀器

5. 1 硬度試驗機，主要是由裝有一個試樣支撐板的可調整臺架、帶有連接部件 的壓痕器以及無沖擊的 施加負荷的裝置構成。

硬度試驗機還應配備測量壓痕器壓入深度在0. 4 mm范圍內的設備，其測量精密度為土0.005 mm。

在大負荷下，沿著加力主軸進行變形測量時，框架變形不大于0.05 mm.

壓痕器 是一個經過硬化并拋光的鋼球，試驗后該鋼球不能顯出任何變形或損傷。

鋼球的直徑應為（5.0士0.05)mm.

5.2 計時器，準確至士0.1 s.

6、試樣

每個試樣應為一個光滑的平板或具有足夠尺寸的樣塊，以減小邊緣對試驗結果的影響；例如20 mm×20 mm。試樣的兩表面間應平行，*的厚度為4mm.

試樣的支撐面在試驗后不應顯示任何形變。

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有差異．

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

7、狀態(tài)調節(jié)

試驗前，試樣的狀態(tài)調節(jié)應按GB/T 2918 1998規(guī)定的標準環(huán)境進行。

8、步驟

8. 1 除非另有規(guī)定，試驗應在與狀態(tài)調節(jié)同樣的環(huán)境中進行。

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處的某一點上施加初負荷凡，值為（9. 8士o. l)No 調整深度指示裝置至零點，然后在 2 s～3s 的時間內平穩(wěn)地施加試驗氨荷 F. （見 8. 3).

8.3 選擇下列的試驗負荷值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試樣時>，需改變試驗負荷以得到在規(guī)定范圍內的壓痕深度。 應報告超出規(guī)定范圍壓痕深度的試驗數目。

如果一組試驗中試驗負荷應改變，當處于轉變區(qū)域時，不同試驗負荷下產生的不同硬度值將難以解釋，例如＝當評估熱老化對硬度的影響時。在這種情況下，經雙方協(xié)商*，可擴大上述的壓痕深度范圍，但不能超出該值的20%。使用這個負荷使大部分試驗壓痕深度落在0.15mm-0.35mm之間。

8.4當按此方法進行試驗時，試樣中的氣溫或開裂不應影響結果． 如果在同一試樣上進行幾次測定，各壓痕點間及離開邊緣距離都應不小于10 mm.

8.5 施加試驗負荷F_m 30s后，在加荷下囂量壓入深度h₁，其精度應符合5.1的規(guī)定。

8.6在一個或多個試樣上進行10次有效的試驗。

8.7儀器機架的變形h₂（單位為毫米>應按下述步驟測定：把一塊軟銅板<至少6 mm厚>放在支撐板上，同時施加初負F₀.調整指示裝置至零點并施加試驗負荷F_m. 保持試驗負荷直到深度指示器穩(wěn)定，記下讀數，移去試驗負荷同時重新調整深度指示器至零，

重復這種操作直到深度指示器讀數在每次施加試驗負荷時恒定為止。這就表示在該點銅塊不會進一步被壓入，因此該恒定的深度讀數就是由于設備的框架變形而導致的深度指示器的位移量。記下該恒定的讀數h₂. 用 h=h₁ -h₂ 修正壓入深度h.

9、結果的表示

9. 1 由式（1）計算折合試驗負荷F，單位為牛頓：

F_m一一壓痕器上的負荷，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負荷時下的壓痕深度，單位為毫米（mm);

h₂一一在試驗負荷下試驗裝置的變形量，單位為毫米（mm);

h一一機架變形修正后的壓入深度（h1 -h2 ），單位為毫米（mm);

a一一常數（0. 21).

9.2 球壓痕硬度由式（2）計算：

9. 3 對于HB低于250 N/mm²時，修約至1 N/mm²，對于HB 值大于250 N/mm² ，修約至10 N/mm²的倍數。

10、試驗報告

試驗報告應包括以下內容：

a) 注明采用GB/T 3398的本部分；

b) 被試材料完整標識的說明；

c) 狀態(tài)調節(jié)和試驗時的條件；

d) 試樣制備描述、尺寸和方法；

e) 試驗的次數；

f)   產生不正確壓人深度的試驗放數；

g) 球壓痕硬度的平均值和標準偏差；

h) 試驗日期。

球壓痕硬度值隨壓入深度和試驗負荷的函數關系

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

表 A. 1

表A. 1（續(xù)）

注：當試樣的球壓痕硬度處于一個試驗負荷和另一個試驗負荷之間的轉換區(qū)時，以較小的試驗負荷在較低的壓痕深度時進行的試驗與以較大的試驗負荷在較大的深度下進行試驗產生的球壓痕硬度稍有不同。在這種情況下，*使用有關各方協(xié)商*的試驗負荷。

相關儀器：

QYH-96塑料球壓痕硬度計