岩石普氏硬度

硬度是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，或者抵抗其中两种或三种情况同时发生的能力，是材料的一种重要力学性能，例如，金属材料常用硬度反映材料抵抗塑性形变的能力，而陶瓷、矿物材料的硬度主要反映材料抵抗破坏的能力。硬度在实际应用中，由于测量方法不同，测得的硬度所代表的材料性能也各异。

测试方法按施加负荷方法的不同，有静试验负荷法和动负荷试验法。静负荷试验法，是在静负荷作用下将一个硬的压头压入材料来测试硬度，属于这种试验法的有布氏、洛氏、表面洛氏、维氏和显微硬度试验法等。布氏硬度法主要用来测定金属材料中较软及中等硬度的材料，很少用于陶瓷；维氏硬度法适用于较硬的材料；一般无机材料也常用显微硬度法测量。动负荷试验法是在动负荷作用下使一个硬压头冲击材料来测试硬度，属于这种试验法的有冲击布氏和肖氏硬度试验法等。各种测试方法所得硬度没有统一的意义，单位也不相同，彼此间没有固定的换算关系。陶瓷材料的硬度常用维氏硬度、莫氏硬度、显微硬度来评价。

1.3.1莫氏硬度

陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序。不表示软硬的程度。后面的矿物可划破前面的矿物表面。一般莫氏硬度按十级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。表1.2为莫氏硬度两种分级的顺序。莫氏硬度计的等级极不均衡，十分粗糙。

表1.2 莫氏硬度顺序

顺序
材料
顺序
材料

1
滑石
1
滑石

2
石膏
2
石膏

3
方解石
3
方解石

4
萤石
4
萤石

5
磷灰石
5
磷灰石

6
正长石
6
正长石

7
石英
7
SiO2玻璃

8
黄玉
8
石英

9
刚玉
9
黄玉

10
金刚石
10
石榴石

11
熔融氧化锆

12
刚玉

13
碳化硅

14
碳化硼

15
金刚石

136°±30¢

148°±6¢42¢¢

图1.7 维氏硬度试验法原理

F

1.3.2维氏硬度

在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。

维氏硬度试验法是两相对面间的夹角为136°的正四棱锥形金刚石压头，如图1.7，在一定的负荷作用下压入试样表面，经规定的负荷保持时间后，卸除负荷，在试样的表面上压出一个正方形的压痕，以所采用的负荷除以压痕的表面积所得的商数(N/mm2)来表示硬度值。维氏硬度的符号用HV表示。

采用的试样上下表面需平行且平整。测试表面光洁，无赃物，需抛光成镜面。对于不洁的表面，要用酒精擦净。试样的厚度至少是压痕深度的10倍。

测量点压痕对角线长的计算

d= (d1+d2) (1.13)

式中 d——压痕对角线长(mm)

d1——压痕一条对角线长(mm)

d2——压痕另一条对角线长(mm)

维氏硬度的计算

每一个测量点的维氏硬度(N/mm2)，根据负荷F(N)和压痕对角线长d(mm)的关系来进行计算。

HV=1.854´10-6 (1.14)

在测试时，负荷的大小可根据试样的大小、厚度和其他条件不同而定。一般陶瓷材料从9.807N~294.21N中选择。

另外也可以查“显微硬度计说明书”附表直接得到。