超聲波硬度計(jì) 簡要介紹及趨勢分析
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超聲波硬度計(jì)
特此鳴謝：
超聲波硬度計(jì)
簡要介紹及趨勢分析
關(guān)于材料的“度”？
長度、寬度、高度、
厚度、圓度、錐度;
濕度、溫度、
硬度、強(qiáng)度、
楊氏彈性模量
目錄
l 什么是金屬的硬度？為什么要進(jìn)行硬度試驗(yàn)？
l 常見的硬度計(jì)有哪些種類？
l 傳統(tǒng)硬度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)：
l 誰發(fā)明了超聲波硬度計(jì)和當(dāng)前國際標(biāo)準(zhǔn)
l 什么是超聲波和楊氏彈性模量？
l 超聲波硬度計(jì)的測試原理
l 當(dāng)前超聲波硬度計(jì)的主流品牌及型號有哪些？
l 中國超聲波硬度計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀
l 時(shí)代之峰超聲波硬度計(jì)TIME5620的產(chǎn)品性能和特點(diǎn)
l 超聲波硬度計(jì)的使用注意事項(xiàng)
l 超聲波硬度計(jì)的校正方法
l 超聲波硬度計(jì)的發(fā)展趨勢
1.1什么是金屬的硬度？
l
硬度是金屬材料力學(xué)性能中*常用的一個(gè)性能指標(biāo)。
l 硬度檢測又是*迅速*經(jīng)濟(jì)的一種試驗(yàn)方法。但是對于金屬材料的硬度，至今國內(nèi)外還沒有一個(gè)包括所有試驗(yàn)方法在內(nèi)的統(tǒng)一而明確的定義。一般說來，金屬的硬度常被認(rèn)為是：材料對壓入塑性變形、劃痕、磨損或切削等的抗力。
l 對于壓入法來講，也被認(rèn)為是：材料在一定條件下抵抗另一本身不發(fā)生殘余變形物體壓入的能力。之所以存在上述兩種說法，是因?yàn)?/span>“硬度”本身不是一個(gè)簡單物理常數(shù)。它是一個(gè)不僅決定于所研究材料本身的宏觀與微觀條件（如宏觀的變形程度，冷熱加工條件，微觀的金屬晶體點(diǎn)陣類型、晶格常數(shù)和原子間的結(jié)合力等），而且也決定于測試的特征和條件量。可以這么說，對于被檢測的材料而言，硬度是代表著在這一定的壓頭和力的作用下所反應(yīng)的彈性、塑性、塑性形變強(qiáng)化率、強(qiáng)度、韌性以及抗摩擦性能等一系列不同物理量的綜合性能指標(biāo)。例如，將同樣尺寸、相同材質(zhì)的壓頭以同樣大小的試驗(yàn)力分別壓在鐵和銅的表面上，去掉試驗(yàn)力后看到鐵被壓入的壓痕深度淺，而銅被壓入的壓痕深度深，這表面鐵的形變抗力比銅的形變抗力大，即鐵比銅硬。而實(shí)質(zhì)上在這一比較中，還包括了兩種材料的不同彈性、塑性、塑性形變能力和形變強(qiáng)化率等因素在內(nèi)。
l 另外，試驗(yàn)方法不同，硬度值的含義也不相同。例如布氏硬度試驗(yàn)，是比較不同材料單位面積上所受抗力的大小，而洛氏硬度沒有量綱，只是在使用同一標(biāo)尺條件下，以數(shù)值的大小來比較硬度值的高低。
l 因此，用更準(zhǔn)確的定義去更科學(xué)的反應(yīng)出硬度的客觀實(shí)質(zhì)，還有待于人們從實(shí)驗(yàn)中和對金屬宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的深入研究中去獲得。盡管如此，在不同試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，正確應(yīng)用試驗(yàn)原理和試驗(yàn)條件，得出的試驗(yàn)結(jié)果對于各行各業(yè)正確使用金屬材料、監(jiān)視工藝的正確性、判定產(chǎn)品品質(zhì)以及在科學(xué)試驗(yàn)中均有重大的實(shí)際意義。
為什么要進(jìn)行硬度試驗(yàn)？
金屬的硬度隨冷加工變形程度的增大而提高，又隨退火而使材料發(fā)生恢復(fù)再結(jié)晶的程度的增加而降低。時(shí)效強(qiáng)化型合金的硬度與采用的各種熱處理工藝所引起的組織變化有關(guān)。如可強(qiáng)化鋁合金的熱處理工藝與硬度的關(guān)系見圖1-2.
1.2硬度試驗(yàn)的作用和特點(diǎn):
硬度測試能敏感反映材料如下幾方面的差異：
一、化學(xué)成分；
二、組織機(jī)構(gòu)；
三、處理工藝
因此硬度測試方法在檢驗(yàn)原材料、監(jiān)督熱處理工藝正確性以及在研究固態(tài)相變過程和研究新材料、新合金中被廣泛加以利用。
2.常見的硬度計(jì)有哪些種類？
硬度計(jì)名稱
布氏硬度計(jì)
洛氏硬度計(jì)
維式硬度計(jì)
努普硬度計(jì)
里氏硬度計(jì)
邵氏硬度計(jì)
巴氏硬度計(jì)
韋氏硬度計(jì)
標(biāo)尺符合
HBW
HRA, HRB, HRC, HR45T
HV
HK
HL
HS
HBa
HW
試驗(yàn)力(Kg)
62.5, 100, 125,187.5, 250,500,
750, 1000, 1500,3000
15, 30, 45;
60, 100, 150
5, 10, 20,30, 50, 100, 120
10、25、50、100、200、300、500、1000
HL=1000Vr/Va
HS(C,D)=K*h2/h1.
Hba=100-L/0.0076
HW=20-L/0.01
計(jì)算公式
HBW=F/A
HR=N-h/s
HV=F/A
HK=F/A
HL=1000Vr/Va
HS(C,D)=K*h2/h1.
Hba=100-L/0.0076
HW=20-L/0.01
類型
臺式/便攜式
臺式/便攜式
臺式
臺式
便攜式
便攜式
便攜式
便攜式
布洛維硬度計(jì)在同一式樣上測試后的壓痕
3.傳統(tǒng)硬度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)：
l 3.1）常規(guī)臺式硬度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)？
l 常規(guī)的臺式硬度計(jì)有布氏硬度計(jì)、洛氏硬度計(jì)、維式硬度計(jì)、顯微維式硬度計(jì)、布洛維硬度計(jì)、萬能硬度計(jì)等臺式機(jī)。
l 臺式機(jī)由于采用標(biāo)準(zhǔn)的測試原理進(jìn)行制造而成，因此測試精度高，但是
l 由于比較笨重，沒有便攜性可言，不適用于現(xiàn)場測量。
l 并且一個(gè)測試流程耗費(fèi)時(shí)間較長，比如洛氏的測試時(shí)間是在45秒，維式是在200秒，布氏大約300秒，不適合于快速的批量測量。
l 而且產(chǎn)生的測試壓痕較大，通常只能抽樣測量，不適用于全檢測量。
l 3.2）常規(guī)便攜式硬度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)？
l 常見的便攜式硬度計(jì)有里氏硬度計(jì)、邵氏硬度計(jì)、便攜布氏硬度計(jì)、錘擊式布氏硬度計(jì)、便攜洛氏硬度計(jì)、巴士硬度計(jì)、韋氏硬度計(jì)。
l 便攜布氏硬度計(jì)、錘擊式布氏硬度計(jì)、便攜洛氏硬度計(jì)采用的直接測量的方法獲取硬度值，因此也存在壓痕大，測試時(shí)間長的缺點(diǎn)。
l 邵氏硬度計(jì)主要應(yīng)用于測量橡膠、塑料、海綿及泡棉等非金屬材料，近年來也出現(xiàn)了新的邵氏標(biāo)尺也可測量金屬的硬度，但還普及程度還有待提高。
l 巴士硬度計(jì)、韋氏硬度計(jì)主要用來測試鋁、銅、軟鋼及較軟的金屬材料硬度。
l 通常大家指的便攜式硬度計(jì)是里氏硬度計(jì)，里氏硬度計(jì)由于價(jià)格低，操作簡單，測試速度快，因此市場的保有量比較大，但由于采用的是彈跳式測量法，對式樣的質(zhì)量和厚度大小有一定要求，比如小于5KG的式樣需要固定或者偶合后才能測量，并且測量的誤差比較大。
我們面臨的問題和困惑
l 有沒有一種硬度計(jì)既能達(dá)到臺式硬度計(jì)的測量精度，又便于攜帶，方便現(xiàn)場操作？
l 有沒有一種硬度計(jì)能縮短測試的時(shí)間，但又有高精度的硬度測量？
l 有沒有一種硬度計(jì)能不能不要有太大的壓痕, 又能達(dá)到測量的要求？
超聲波硬度計(jì)
（ULTRASONIC Hardness Tester)
l 如果您面臨上述的硬度測量困惑，我們向您推薦超聲波硬度計(jì)。您所困惑的幾個(gè)問題，超聲波硬度計(jì)都能幫您解決掉。
4.1 誰發(fā)明了超聲波硬度計(jì)？
1961年Dr. Claus Kleesattel(1917-2003)發(fā)明了UCI(Ultrasonic Contact Impedance )法—超聲接觸阻抗法來快速比較測量金屬材料的硬度。
4.2目前執(zhí)行的國際標(biāo)準(zhǔn)有哪些？
目前超聲波硬度計(jì)執(zhí)行的主要標(biāo)準(zhǔn)有:
歐洲的DIN 50159-2-2008;
美國的ASTM-A1038-2005；
中國的JB/T 9377-2010; JJG-1432-2013
超聲波硬度計(jì)的特點(diǎn)：
“吳廣快搞”
1）無損檢測;
測試壓痕小、肉眼幾乎看不到。
2）應(yīng)用廣泛;
幾乎可以覆蓋所有的金屬硬度檢測，還可 以測量部分陶瓷和玻璃。
3）測量快捷;
手動(dòng)測量只需要2秒鐘，電動(dòng)測量只需要5秒鐘。
4）測量精度高;
可達(dá)+-1HR；
5. 什么是超聲波？聲波和次聲波？
l 當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會發(fā)出聲音。科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為20～20K赫茲。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20K赫茲或小于20赫茲時(shí)，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20K赫茲的聲波稱為“超聲波”。
l 超聲波具有方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。可用于測距，測速，清洗，焊接，碎石等。在醫(yī)學(xué),**,工業(yè),農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。
理論研究表明,在振幅相同的條件下,一個(gè)物體振動(dòng)的能量與振動(dòng)頻率成正比,超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率很高,因而能量很大。
5.3什么是楊氏彈性模量?
l 楊氏模量(Young's modulus)是表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量，它是沿縱向的彈性模量，也是材料力學(xué)中的名詞。
l 1807年因英國醫(yī)生兼物理學(xué)家托馬斯·楊(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的結(jié)果而命名。根據(jù)胡克定律，在物體的彈性限度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比值被稱為材料的楊氏模量，它是表征材料性質(zhì)的一個(gè)物理量，僅取決于材料本身的物理性質(zhì)。楊氏模量的大小標(biāo)志了材料的剛性，楊氏模量越大，越不容易發(fā)生形變。
l 楊氏彈性模量是選定機(jī)械零件材料的依據(jù)之一是工程技術(shù)設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)。楊氏模量的測定對研究金屬材料、光纖材料、半導(dǎo)體、納米材料、聚合物、陶瓷、橡膠等各種材料的力學(xué)性質(zhì)有著重要意義，還可用于機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、生物力學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域。
l 測量楊氏模量的方法一般有拉伸法、梁彎曲法、振動(dòng)法、內(nèi)耗法等，還出現(xiàn)了利用光纖位移傳感器、莫爾條紋、電渦流傳感器和波動(dòng)傳遞技術(shù)（微波或超聲波）等實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法測量楊氏模量
超聲波硬度測量法的測量結(jié)果的書寫表示方法：
例子：300HV2(UCI), 580HV10(UCI), 290HV5(UCI), 970HV0.3(UCI)
6. 超聲波硬度計(jì)的測試原理
6.1維式壓人法測量材料硬度的示意圖
在均勻的接觸壓力下，UCI傳感器振動(dòng)桿的諧振頻率隨接觸面積的變化而變化。
6.1超聲波硬度計(jì)壓頭示意圖
超聲波硬度計(jì)采用維式壓頭及測試原理，只是測量面積的方法不是用光學(xué)測量法，而是用電子測量法。
6.2超聲波硬度計(jì)理論計(jì)算公式
6.3 超聲波硬度計(jì)探頭原理示意圖
6.4UCI測量法：硬度與頻率變化曲線圖
幻燈片24
7.當(dāng)前超聲波硬度計(jì)的主流品牌及型號有哪些？
品牌
KK/GE
(Krautkramer)
BAQ
Alpha
NewSonic
JFE
(川鐵)
MET
(Phase II)
Sautron
Sinowon
產(chǎn)地
德國
德國
德國
日本
俄羅斯
烏克蘭
中國
主要型號
MIC-10;
MIC-20
alphaDUR-II UCI
SonoDur
SH21
MET-U1A
Handytest UCI1500
TIME5620
產(chǎn)品圖片
備注：超聲波硬度計(jì)的生產(chǎn)大國為德國，核心技術(shù)只被來自德國、日本的幾個(gè)公司掌握。
8.中國超聲波硬度計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀:
l 20世紀(jì)80初，超聲波硬度計(jì)儀器從國外傳人我國，國內(nèi)的一些高校開始對超聲波硬度計(jì)的原理進(jìn)行研究，通過校企合作等方式，研發(fā)出國產(chǎn)**代指針式的超聲波硬度計(jì)。
l **代超聲波硬度計(jì)只具備歐美80年代末的技術(shù)水平，精度低、故障高，實(shí)用性較差，在市場上沒有得到大量的普及。90年代，21世紀(jì)初，中國的**用戶還是靠進(jìn)口德國和日本的超聲波硬度計(jì)來解決需求問題。
l 中國生產(chǎn)銷售超聲波硬度計(jì)的產(chǎn)地主要有3個(gè)地方，一個(gè)是東莞，一個(gè)是營口，一個(gè)是時(shí)代。
超聲波硬度計(jì)TIME5620產(chǎn)品介紹
時(shí)代之峰-超聲波硬度計(jì)-TIME5620
l 測量精度高——可達(dá)±3% HV,±1.5HR,±3%HB
l 測試壓痕小——需用高倍顯微鏡才能觀察到
l 測量速度快——可在 2 秒內(nèi)輸出測試結(jié)果
l 大屏幕顯示——直接顯示當(dāng)前測量值、累計(jì)測 量值、*大值、*小值、平均值及上下偏差
l 操作簡便——不需要專業(yè)培訓(xùn)即可上手測量
l 穩(wěn)定性高——中旺鄭重承諾保固期長達(dá)兩年
l 海量存儲——可同時(shí)存儲2000組測量數(shù)據(jù)
l 校正簡單——可存儲20組校正數(shù)據(jù)供調(diào)用無須再浪費(fèi)時(shí)間對同一材料反復(fù)進(jìn)行校正
9.超聲波硬度計(jì)TIME5620的產(chǎn)品性能和特點(diǎn)：
產(chǎn)品名稱
超聲波硬度計(jì)
型號
TIME5620
貨號
882-121
真實(shí)試驗(yàn)力
2Kgf(可選1Kgf、5Kgf、10Kgf)
測量范圍
HV 50～1599 ; HRC20～70 ; HB85～550; HRB: HRA: HS: Mpa:
測量精度
HV:±3%HV; HRC:±1.5HRC; HB:±3%HB
壓頭規(guī)格
136°金剛石壓頭
測量方向
支持360°
數(shù)據(jù)存儲
可存儲2000組測量數(shù)據(jù)和20個(gè)校準(zhǔn)值
硬度標(biāo)尺
HV、HB、HRA, HRB, HRC, HS, Mpa等
數(shù)據(jù)顯示
測量值、*大值、*小值、平均值、上偏差、下偏差等Maximum、Minimum、deviation and conversion scale.
持續(xù)工作時(shí)間
10小時(shí)（不開背光燈）
硬度值讀取
LCD顯示屏顯示
適用環(huán)境
溫度：-10℃~50℃; 濕度:30%~80%
工作電壓
DC5V(4000muA)
外形尺寸
160x80x31mm
重量
500g（不包括探頭）
TIME5620探頭HP-K 測頭技術(shù)參數(shù):
測頭類型
HP-1K
HP-2K
HP-5K
HP-10K
貨號
882-311
882-321
882-331
882-341
配置
選配
標(biāo)配
選配
選配
真實(shí)試驗(yàn)力
10N
20N
50N
98N
直徑
22mm
22mm
22mm
22mm
長度
154mm
154mm
154mm
154mm
諧振棒直徑
2.4mm
2.4mm
2.4mm
2.4mm
測量面*大粗糙度
Ra<3.2um
Ra<5um
Ra<10um
Ra<15um
工件*小重量
0.3kg
0.3kg
0.3kg
0.3kg
TIME5620電動(dòng)測頭MP系列技術(shù)參數(shù)
測頭類型
MP-300
MP-500
MP-800
MP-1000
貨號
882-311
882-321
882-331
882-341
配置
選配
選配
選配
選配
真實(shí)試驗(yàn)力
3N
5N
8N
10N
直徑
22mm
22mm
22mm
22mm
長度
154mm
154mm
154mm
154mm
諧振棒直徑
3.5mm
3.5mm
3.5mm
3.5mm
測量面*大粗糙度
Ra<1um
Ra<1um
Ra<1um
Ra<1um
工件*小重量
0.3kg
0.3kg
0.3kg
0.3kg
超聲波硬度計(jì)HP-K探頭的應(yīng)用領(lǐng)域：：
負(fù)荷
模式
特性
典型應(yīng)用
98 N
標(biāo)準(zhǔn)長度（手動(dòng)）
壓痕較大，對表面要求*低
小型鍛件、鑄造材料、焊縫檢查、熱影響區(qū)
49 N
標(biāo)準(zhǔn)長度（手動(dòng)）
常用
感應(yīng)硬化或滲碳零件，如凸輪軸、渦輪焊縫檢查、熱影響區(qū)
長探頭（手動(dòng)）
延長30mm
測量凹槽、齒側(cè)和齒根
短探頭（手動(dòng)）
長度縮短（90mm），電子元件分離式布置
渦輪葉片、直徑大于90 mm的管道內(nèi)壁
9.8 N
標(biāo)準(zhǔn)長度（手動(dòng)）
容易加壓，提供小半徑測試的控制
離子滲氮沖模、模殼、夾具、薄壁件
長探頭（手動(dòng)）
延長30mm
軸承、齒側(cè)
短探頭（手動(dòng)）
長度縮短（90mm），電子元件分離式布置
渦輪葉片、直徑大于90 mm的管道內(nèi)壁
7.8 N
電動(dòng)探頭
電機(jī)加載
光滑的精密零件、齒輪、軸承滾道
3 N
電動(dòng)探頭
電機(jī)加載，凹痕更小
薄層，如鋼筒上的銅或鉻；銅輪轉(zhuǎn)影印筒；鍍層、表面硬化件
1 N
電動(dòng)探頭
電機(jī)加載，凹痕更小
薄層和鍍層
TIME5620標(biāo)準(zhǔn)硬度塊技術(shù)參數(shù)：
硬度值范圍
貨號#
均勻度
粗糙度
硬度塊尺寸
(28~35)HRC
882-611
±1.5HRC
Ra=0.02um
?90x16mm
(38~43)HRC
882-621
±1.5HRC
Ra=0.02um
?90x16mm
(48~53)HRC
882-631
±1.5HRC
Ra=0.02um
?90x16mm
(58~63)HRC
882-641
±1.5HRC
Ra=0.02um
?90x16mm
TIME5620產(chǎn)品特點(diǎn)：
l 1）對被測工件表面無損傷 、操作簡便、穩(wěn)定性好、測試精度高；
l 2）選配測試支架對成品小工件批量檢測速度快、操作簡便、測試精度高；
l 3）可以檢測金屬薄片、金屬薄層（包括滲氮層、滲碳層、電鍍層 ）小件、異形件、不可移動(dòng)的大型工件等；
l 4）布、洛、維三種制式轉(zhuǎn)換；
l 5）可對硬度值分布不均勻的被測工件做多點(diǎn)累計(jì)求平均值；
l 6）可手持測頭直接對工件進(jìn)行檢測。
美標(biāo):ASTM A1038-2005、歐標(biāo) DIN 50159-1-2008、中國行標(biāo)JB/T 9377-2010誤差對比分析：
超聲波硬度計(jì) 歐標(biāo)DIN 50159-2-2008示值誤差要求(%)
硬度標(biāo)尺
﹤250HV
250～500HV
500～800HV
﹥800HV
HV0,1
6
7
8
9
HV0.3
6
7
8
9
HV0,8
5
5
6
7
HV1
5
5
6
7
HV5
5
5
6
5
HV10
5
5
5
5
超聲波硬度計(jì)ASTM A1038-2005誤差要求
中文翻譯：
15. 檢驗(yàn)
15.1 檢查UCI硬度計(jì)，要使用選定的標(biāo)尺在標(biāo)準(zhǔn)塊上進(jìn)行至少兩次測量。
15.2 如果每一個(gè)數(shù)值的誤差在標(biāo)稱值的±3%以內(nèi)，可認(rèn)為合格。不合格品不得用于檢測，需修補(bǔ)或進(jìn)一步檢驗(yàn)
JB/T 9377-2010超聲波硬度計(jì)示值誤差及示值重復(fù)性要求
硬度范圍
示值誤差的*大允許值
示值重復(fù)性的*大允許值
150HBW～350HBW
±15%
15%
﹥350HBW～540HBW
±10%
10%
150HV～200HV
±15%
15%
﹥200HV～400HV
±10%
10%
﹥600HV～999HV
±3%
3%
25HRC～35HRC
±2.0HRC
2.5HRC
40HRC～50HRC
±2.0HRC
2.5HRC
55HRC～65HRC
±2.0HRC
2.5HRC
從三大標(biāo)準(zhǔn)看硬度塊的差異：
標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸
標(biāo)準(zhǔn)塊重量
標(biāo)準(zhǔn)塊鏡面度
ASTM A1038-2005
﹥￠80x16mm
615g
12K
DIN 50159-1-2008
﹥￠90x16mm
800g
12K
J/BT 9377-2010
無明確論述
無明確論述
無明確論述
中國計(jì)量科學(xué)研究院檢定報(bào)告：
中國計(jì)量科學(xué)研究院（NIM)對超聲波硬度計(jì)TIME5620樣機(jī)的檢定結(jié)果數(shù)據(jù)
TIME5620 隨機(jī)樣機(jī)編號(S/N: 88211100100) and 1Kg探頭 (S/N: 88210100100) 檢定證書編號.: LSyd2013-1001
硬度塊編號
硬度塊示值
硬度計(jì)示值
示值誤差(%)
示值重復(fù)性(%)
HL1301-005
756HV5
758HV5
0.3%
0.9%
LL1301-006
186HV5
182HV5
2.2%
1.1%
中國計(jì)量科學(xué)研究院出具的時(shí)代之峰超聲波硬度計(jì)檢定報(bào)告書：
10.超聲波硬度計(jì)的使用注意事項(xiàng)
l 10.1試樣的制備
l —試驗(yàn)力（也就是探頭的選擇）和材料的表面粗糙度有關(guān)。光滑、均一的表面可以用小負(fù)荷，粗糙表面的負(fù)荷則應(yīng)盡量增大。表面雜質(zhì)必須去除，無油無塵，并且粗糙度不能超過壓痕深度的30 %（Ra≤0.3×h）其中
l 特定硬度（HV）和負(fù)荷（N）下，維氏金剛石壓頭的壓痕深度見公式2。
l 公式2
l 表1提供了適合特定UCI維氏探頭的*小表面粗糙度，如果需要表面處理，注意不要因?yàn)檫^熱或冷作硬化改變表面硬度。任何油漆、污垢或其他表面覆蓋物均需完全**。表面質(zhì)量不好會導(dǎo)致示值不穩(wěn)定，粗糙表面往往會降低測量值。
l 表1：不同試驗(yàn)力的對式樣表面的粗糙度要求：
測試負(fù)荷
98 N
50 N
10 N
3 N
Ra
≤15 μm
≤10 μm
≤5 μm
≤2.5 μm
l 10.2*小厚度:
l 較大材料的薄鍍層或表面層必須達(dá)到*小厚度，即凹痕深度的十倍（維氏凹痕見圖3）。符合：Smin = 10×h
圖3 在1N到98N的不同負(fù)荷下，維氏金剛石的壓痕深度
10.3*小厚度:
樣品厚度小于15mm時(shí)，若發(fā)生共振，示值會明顯改變，例如薄片和管子。多數(shù)擾動(dòng)是振動(dòng)端激起的彈性振動(dòng)，應(yīng)使用合適的方法抑制。可以將試樣粘在大質(zhì)量金屬塊上，膠和油膜都可以阻止彈性波，但是建議有至少2~3mm的厚度。
10.4振動(dòng)的影響：
UCI法的基礎(chǔ)是測量頻率改變，低于300g的零件會發(fā)生振動(dòng)，導(dǎo)致錯(cuò)誤或者不確定的結(jié)果。質(zhì)量小于*小質(zhì)量或者部分厚度小于*小厚度的試樣需要?jiǎng)傂灾危詈系胶竦拇筚|(zhì)量剛體表面來抵抗UCI探頭的振動(dòng)。缺乏合適的支撐或耦合會導(dǎo)致或高或低的結(jié)果。
幻燈片41
10.5表面曲率：
帶曲面試樣的凹面和凸面都可以進(jìn)行測量，需要與曲率半徑相配的探頭和探頭附件來保證垂直。
10.6溫度：
試樣溫度也可能影響UCI法測量的結(jié)果。但是，如果探頭僅在測量時(shí)暴露于高溫中，即使高于室溫也可進(jìn)行測量，不會影響超聲波硬度計(jì)儀器的性能。
幻燈片42
11.超聲波硬度計(jì)的校正方法
l 11. 1為其他材料校準(zhǔn)
l 準(zhǔn)備特定材料的式樣在工作機(jī)上測定硬度值，其硬度值可由常規(guī)臺式硬度計(jì)如維氏、布氏或洛氏中的一種確定，見ASTM A 370。
l 校準(zhǔn)平均硬度值至少需要5個(gè)讀數(shù)。在被測材料上進(jìn)行至少5次UCI測量。將顯示的平均硬度值調(diào)整到先前測得的硬度值，即可得出校準(zhǔn)值，從而在希望的硬度標(biāo)尺和范圍內(nèi)測量此種材料的硬度。對于不同材料的硬度檢測，TIME5620允許存儲20組的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，需要的時(shí)候調(diào)用即可。
l 11.2 UCI與HV硬度測試方法對比:
l 與傳統(tǒng)小負(fù)荷硬度測試相比，UCI法用電子而非光學(xué)的方法評價(jià)凹痕尺寸。UCI法依賴于測定彈性模量，是一種比較測量法。
l 移除負(fù)荷后，使用維氏金剛石的UCI探頭壓出的凹痕與同負(fù)荷下常規(guī)臺式維氏測試中的凹痕幾乎一致。
l 按照ASTM E 92的規(guī)定加載，且使用了維式UCI壓頭，其凹痕可用標(biāo)準(zhǔn)維氏測試的光學(xué)方法來測量, 來檢定UCI的測量是否準(zhǔn)確。
11.3關(guān)于用戶特殊材料工件的標(biāo)定
12.超聲波硬度計(jì)的發(fā)展趨勢：
發(fā)展趨勢
產(chǎn)品特點(diǎn)
智能化
顯示終端操作系統(tǒng)化、支持USB、藍(lán)牙、WIFI、支持多語言，智能識別不同測頭，支持存儲調(diào)用多種材料的校正數(shù)據(jù)，支持自動(dòng)識別和調(diào)用校正數(shù)據(jù)
電動(dòng)化
自動(dòng)測頭：馬達(dá)加載，減少測量誤差。尤其是小試驗(yàn)力電動(dòng)測頭的發(fā)展是未來發(fā)展趨勢。
多標(biāo)尺化
支持多標(biāo)尺直接測量：支持里氏硬度測頭進(jìn)行HL標(biāo)尺直接測量；
支持肖氏硬度測頭進(jìn)行HS標(biāo)尺直接測量。
13.超聲波硬度計(jì)的應(yīng)用行業(yè)及典型客戶
感謝您的參與和分享
敬請指正
