塑料的硬度測試方法常見有兩種:塑料洛氏硬度與球壓痕硬度。兩種硬度測試原理不同,所以決定了其測試方法的差異性。
1、塑料洛氏硬度
對于塑料洛氏硬度,依據國際標準ISO 2039-2,用規定的壓頭對試樣先施加初試驗力,接著再施加主試驗力,保留初試驗力,用前后兩次初試驗力作用下壓頭壓入試樣的深度差h=h2-h1計算出的硬度值。
硬度標尺
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壓頭直徑
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初載荷
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主載荷
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HRR
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12.7mm
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98.07N
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588.4N
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HRL
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6,35mm
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98.07N
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588.4N
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HRM
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6.35mm
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98.07N
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980.7N
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HRE
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3.175mm
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98.07N
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980.7N
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注:源自ISO 2039-2
2、塑料球壓痕硬度
而塑料球壓痕硬度,依據國際標準ISO 2039-1規定,把規定直徑(5 mm)的鋼球在規定的試驗負荷作用下,垂直壓入試樣表面保持一定時間后,在負荷下測定壓痕深度,并求出壓痕面積,以單位面積上承受的力來表示硬度大小的試驗。初試驗力為9.8N,主試驗力為49.0N,132N, 358N, 490N, 961N。示意圖如下:

試樣厚度應均勻,表面光滑、平整、無氣泡、無機械損傷及雜質等。
試樣厚度不應小于4mm,試樣大小應保證每個測量點中心與試樣邊緣距離不小于 10mm,各測量點中心之間的距離不小于10mm。
實驗步驟
1.根據材料硬度選擇適宜的實驗負荷。裝上壓頭,把試樣放在工作臺上,使測試表 面與加荷方向垂直接觸。
2.旋轉三周,把深度指示儀表調到零點。
3.將所選擇的實驗負荷平穩地施加到試樣上,保持負荷30s,立即讀取壓痕深度h1(mm)。
4.必須保證壓痕深度在0.15~0.35mm 的范圍內。若壓痕深度不在規定范圍內,則應改變實驗負荷,使達到規定的深度范圍。
通過上述定義可知,兩種硬度測試方法存在本質區別。
1、塑料洛氏硬度與金屬洛氏硬度類似,硬度值為無量綱,表征了材料抵抗不可恢復變形的能力;
2、而球壓痕硬度值單位為N/mm2,表征了材料抵抗變形的能力,與馬騰氏硬度定義類似,此處包含了材料的彈性和塑形變形。
兩種硬度測試方法中,測量誤差的引入通常與如下因素相關:
1、儀器機架彈性補償值的設定誤差;
2、保載時間的確定;
3、樣品平整度;
4、試樣厚度的影響。
基于國內外塑料行業各大公司的統計數據發現,相對于塑料洛氏硬度測試而言,球壓痕硬度測試的結果重復性較差,并且對于樣品的加工質量與精度要求較高。