[发明专利]一种基于划刻法的硬度测试装置及方法

说明书

本发明公开的一种基于划刻法的硬度测试装置，包括有纵向截面为U形的机组壳体，机组壳体外部由下至上依次设置有升降丝杠单元、试样台单元及刻刀单元，试样台单元安装在升降丝杠单元上，刻刀单元用于对试样台单元盛放的试样表面进行划刻，机组壳体外部还安装有深度显示表单元；机组壳体内部腔体设置有杠杆单元；还包括有压杆，杠杆单元通过压杆穿过机组壳体与刻刀单元连接；还包括设置在机组壳体外部的加载卸载手把及载荷变换手把，载卸载手把通过第一连杆与杠杆单元连接，载荷变换手把通过第二连杆与杠杆单元连接。该装置可以采用划刻法定量表征材料的硬度，所得硬度值能够体现了材料的断裂特性。还公开了一种基于划刻法的硬度测试方法。

技术领域

本发明属于材料力学性能的测量领域，具体涉及一种基于划刻法的硬度测试装置，还涉及一种基于划刻法的硬度测试方法。

背景技术

硬度测试作为测量材料力学性能最为方便的技术之一，受到科研工作者和广大技术人员、产业工人的青睐。但已有的硬度测试技术主要表征的是材料弹性变形和塑性变形能力。然而，工程构件最危险的失效形式是断裂，如果机械或工程结构的主要承力部件若发生断裂，就可能会发生灾难性的事故，造成人员生命和财产的巨大损失，所有材料在断裂前都经历了弹性变形或塑性变形，但是如果仅仅通过变形来衡量材料抵抗断裂的能力，显然有失偏驳。

断裂是裂纹萌生和不断扩展的结果，且划刻法的测试过程需要在材料表面划出划痕，故划刻法所测的硬度在一定程度上表征了材料抵抗裂纹产生的能力。由此我们提出一种新的硬度测试技术来表征材料抵抗断裂的能力。目前，大部分的硬度测试都是基于材料弹性变形和塑性变形的肖氏、里氏、维氏，布氏，洛氏等硬度的测试技术和应用。而使用划刻法，即材料的断裂特性来定量测量材料的硬度属于一种全新的理论，之前人们在这方面的研究较少。

硬度反映了材料各方面的物理化学性能，是材料制备、生产等过程中非常重要的质量控制因素，在测量材料力学性能方面有重要意义。如何快速方便的检测材料的硬度，并且能够表征材料抵抗变形和断裂的能力，则是本发明要解决的主要问题。本发明可以测量的硬度范围较广，软的材料如木头建筑材料、塑料聚合物类材料、铸铁、退火钢等，硬的材料如玻璃、淬火钢、硬质合金等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于划刻法的硬度测试装置，可以采用划刻法定量表征材料的硬度，所得硬度值能够体现了材料的断裂特性。

本发明的第二个目的是提供一种基于划刻法的硬度测试方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于划刻法的硬度测试装置，包括有纵向截面为U形的机组壳体，机组壳体外部由下至上依次设置有升降丝杠单元、试样台单元及刻刀单元，试样台单元安装在升降丝杠单元上，刻刀单元用于对试样台单元盛放的试样表面进行划刻，机组壳体外部还安装有深度显示表单元；机组壳体内部腔体设置有杠杆单元；还包括有压杆，杠杆单元通过压杆穿过机组壳体与刻刀单元连接；还包括设置在机组壳体外部的加载卸载手把及载荷变换手把，载卸载手把通过第一连杆与杠杆单元连接，载荷变换手把通过第二连杆与杠杆单元连接。

本发明的特征还在于，

升降丝杠单元包括有安装在机组壳体底部伸出部分壳体上表面的丝杠座，丝杠座上竖直设置有升降丝杠，升降丝杠的外壁由下至上依次套有升降手轮及升降丝杠壳，升降手轮与升降丝杠螺纹连接，升降丝杠壳顶端安装有试样台单元。

试样台单元包括有试样台底座，试样台底座底面与升降丝杠壳顶端连接；试样台底座上表面开有第一凹槽，第一凹槽内设置有滑块；还包括有试样台转轴，试样台转轴的一端依次穿过第一凹槽侧壁及滑块，试样台转轴外壁设置螺纹，试样台转轴与第一凹槽侧壁及滑块均螺纹连接，试样台转轴的另一端连接有转动手柄，试样台底座外壁设置有长度显示表，转动手柄的端部穿过长度显示表表盘中心与试样台转轴端部连接；滑块上表面开有第二凹槽，第二凹槽的槽壁上设置有紧固螺丝，紧固螺丝垂直穿过第二凹槽的槽壁用于固定试样，第二凹槽位于刻刀单元正下方；第一凹槽两相对侧壁之间还设置有滑杆，滑杆与试样台转轴平行，滑杆水平穿过滑块。