硬度测试研究铅笔笔芯的特性

研究了不同类型铅笔芯的各种特性，以便量化铅笔硬度测试的可靠性。使用 X 射线衍射、纳米压痕和摩擦磨损试验机测量了不同类型铅笔（F、2H、4H、6H 和 8H）的化学成分和机械性能^[1-3]。铅笔芯的纳米压痕硬度值在0.3-0.8 GPa 范围内。铅笔芯的硬度等级越高，误差范围就越大。铅笔芯的粘土含量似乎与铅笔芯的硬度成正比。为了更好地了解铅笔硬度测试的结果，确认铅笔芯的特性非常重要。

随着铅笔芯中粘土含量的增加，能够量化铅笔硬度值与压痕硬度值的比较。此外，摩擦被认为是影响铅笔硬度的一个因素，因为较软的涂层相对于硬铅笔芯的移动会产生摩擦。在这项研究中，研究了各种等级铅笔芯的粘土含量和成分。随着粘土含量的增加，观察压痕硬度、摩擦性能和微观结构。每种等级铅笔芯的粘土中的不同晶相会导致硬度的程度和分布发生变化。因此，粘土中结晶相的含量会影响硬度的偏差。

针对不同类型的铅笔芯，分析了铅笔芯中粘土和石墨的比例。铅笔芯中的粘土主要由SiO₂、Al₂O₃、莫来石相和金属氧化物组成。使用纳米压痕计算和测量的硬度都随着粘土含量的增加而增加。较高比例的粘土（4H、6H 和 8H）含有较高的莫来石相，导致铅硬度的标准偏差较高。

此外，摩擦系数的变化也随着粘土含量的增加而增大。从这些结果来看，误差范围的变化被认为是影响铅笔硬度测试的因素。这项研究提供了有关铅笔芯化学和机械性能的信息，用于量化铅笔硬度。

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