硬度衡量的是材料对永久或塑性变形的抵抗力。划痕硬度测试最初是由德国矿物学家弗里德里希-莫尔斯在1820年开发的，它确定了材料对尖锐物体的摩擦造成的划痕和磨损的硬度。1.莫氏标度是一个比较指数，而不是一个线性标度，因此，ASTM标准G171-03所述，开发了一个更准确和定性的划痕硬度测量方法。2.它测量金刚石测针产生的划痕的平均宽度并计算出划痕硬度数（HSP）。
材料是根据服务要求来选择的。对于涉及重大温度变化和热梯度的应用，测试材料在高温下的机械性能以充分了解其机械极限是至关重要的。材料，特别是聚合物，通常在高温下会软化。很多机械故障是由蠕变变形和热疲劳引起的，只有在高温下才会发生。因此，需要一种可靠的技术来测量高温下的硬度，以确保为高温应用正确选择材料。
NANOVEA T50摩擦试验机可用于室温（RT）到300℃的温度范围内对特氟隆样品进行划痕硬度测试。特富龙的熔点为326.8°C。使用顶角为120°、尖端半径为200 µm的锥形金刚石测针。特氟隆样品被固定在旋转式样品台上，与平台中心的距离为10毫米。样品被烤箱加热，在RT、50°C、100°C、150°C、200°C、250°C和300°C的温度下进行测试。
测试参数
高温划痕硬度的测量
| 常态力 | 2 N |
| 滑动速度 | 1毫米/秒 |
| 划痕长度 | 每个温度8毫米 |
| 气体环境 | 空气 |
| 温度 | RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C。 |
为了比较不同温度下的划痕硬度，图1显示了特氟龙样品在不同温度下的划痕轮廓。当测针以2N的恒定载荷行进时，在划痕边缘形成材料堆积，并刺入特氟隆样品，将划痕中的材料推向一侧并使之变形。
如图2所示，在光学显微镜下检查划痕。显微镜测量的划痕宽度和计算出的划痕硬度值（HSP）在图3中进行了总结和比较。 显微镜测量的划痕宽度与使用NANOVEA轮廓仪测量的划痕宽度一致，特氟隆样品在较高温度下表现出更宽的划痕宽度。当温度从RT上升到300℃时，它的划痕宽度从281微米增加到539微米，HSP从65MPa下降到18MPa。
使用NANOVEA T50摩擦磨损仪可以高精度、高重复性地测量高温下的划痕硬度。它提供了一个不同于其他硬度测量的解决方案，并使NANOVEA摩擦仪成为一个更完整的系统，用于全面的高温三坐标机械评估。
图1: 在不同温度下进行划痕硬度测试后的划痕轮廓。
图2: 在不同温度下测量后，显微镜下的划痕痕迹。
图3: 刮痕宽度和刮痕硬度与温度的变化。
在这项研究中，我们展示了NANOVEA摩擦仪如何在高温下测量符合ASTM G171-03标准的划痕硬度。恒定载荷下的划痕硬度测试为使用摩擦仪比较材料的硬度提供了另一种简单的解决方案。在高温下进行划痕硬度测量的能力使NANOVEA摩擦仪成为评估材料高温三相力学性能的理想工具。
NANOVEA摩擦仪还提供精确和可重复的磨损和摩擦测试，使用符合ISO和ASTM标准的旋转和线性模式，在一个预集成的系统中可选择高温磨损、润滑和三相腐蚀模块。可选的3D非接触式轮廓仪，除了用于其他表面测量（如粗糙度）外，还可以对磨损轨迹进行高分辨率的3D成像。
1 Wredenberg, Fredrik; PL Larsson (2009)."金属和聚合物的划痕测试。实验和数值"。磨损266（1-2）。76
2 ASTM G171-03 (2009), "使用金刚石测针测试材料的划痕硬度的标准测试方法"
对于通常通过目视检查完成的特定焊缝，以极高的精度进行调查可能变得至关重要。焊缝精确分析包括表面裂纹、孔隙和未填充的凹坑。焊缝特征，如尺寸/形状、体积、粗糙度、尺寸等，都可以进行测量，都是焊缝评估的关键参数。
与接触式探针或干涉测量等其他技术不同，NANOVEA 3D 非接触式轮廓仪使用轴向色差，几乎可以测量任何表面，由于开放式分级，样品尺寸可能变化很大，并且不需要样品制备。在表面轮廓测量过程中获得从纳米到宏观的范围，样品反射率或吸收的影响为零，具有测量高表面角度的先进能力，并且无需软件对结果进行操作。轻松测量任何材料：透明、不透明、镜面、漫射、抛光、粗糙等。NANOVEA 便携式轮廓仪的 2D 和 2D 功能使其成为实验室和现场全面焊接表面检测的理想仪器。
测量目标
在这个应用中，NANOVEA JR25便携式轮廓仪被用来测量焊缝的表面粗糙度、形状和体积，以及周围区域。这些信息可以提供关键的信息，以正确评估焊接和焊接过程的质量。
NANOVEA
JR25
下面的图片显示了焊缝和周围区域的完整的三维视图，以及只显示焊缝的表面参数。下面显示的是二维截面剖面图。
样本
从三维图中提取二维剖面，焊缝的尺寸信息计算如下。下面只计算焊缝的表面积和材料的体积。
| 洞口 | PEAK | |
| 表面 | 1.01毫米2 | 14.0毫米2 |
| 体积 | 8.799e-5 mm3 | 23.27毫米3 |
| 最大深度/高度 | 0.0276毫米 | 0.6195毫米 |
| 平均深度/高度 | 0.004024毫米 | 0.2298毫米 |
在这个应用中，我们展示了NANOVEA 3D非接触式轮廓仪如何精确地表征焊缝和周围表面区域的关键特性。从粗糙度、尺寸和体积，可以确定质量和可重复性的定量方法，或进一步研究。样品焊缝，如本应用说明中的例子，可以很容易地进行分析，用标准的台式或便携式NANOVEA轮廓仪进行内部或现场测试。
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