硬度

日期：2024-11-05 16:30

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摘要：

一、基本概念

材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標。由于規(guī)定了不同的測試方法，所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗加以對比。硬度分為：①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度，方法是選一根一端硬一端軟的棒，將被測材料沿棒劃過，根據出現(xiàn)劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說，硬物體劃出的劃痕長，軟物體劃出的劃痕短。②壓入硬度。主要用于金屬材料，方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測材料，以材料表面局部塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時間的不同，壓入硬度有多種，主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。③回跳硬度。主要用于金屬材料，方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測材料的試樣，并以試樣在沖擊過程中儲存（繼而釋放）應變能的多少（通過小錘的回跳高度測定）確定材料的硬度。

早在1822年，F(xiàn)riedrichmohs提出用10種礦物來衡量世界上*硬的和*軟的物體，這是所謂的摩氏硬度計。按照他們的軟硬程度分為十級：

1）滑石 2）石膏 3）方解石4）螢石5）磷灰石

6）正長石 7）石英8）黃玉9）剛玉10）金剛石

簡單記憶方法：滑石方、螢磷長、石英黃玉剛金剛。

各級之間硬度的差異不是均等的，等級之間只表示硬度的相對大小。

試驗鋼鐵硬度的*普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦,由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法，這種方法不太科學。用硬度試驗機來試驗比較準確,是現(xiàn)代試驗硬度常用的方法。常用的硬度測定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度[1]等測試方法

硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。硬度不是一個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。

二、分類

硬度試驗根據其測試方法的不同可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。常規(guī)表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）硬度等。
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（參照GB/T231－1984），生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。

洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種，它們的測量范圍和應用范圍也不同。一般生產中HRC用得*多。壓痕較小，可測較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。

HB應用范圍較廣，HRC適用于表面高硬度材料，如熱處理硬度等。兩者區(qū)別在于硬度計之測頭不同，布氏硬度計之測頭為鋼球，而洛氏硬度計之測頭為金剛石。

HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV)以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值(HV)。維氏硬度常用來測量極薄試樣。

HL手提式硬度計，測量方便，利用沖擊球頭沖擊硬度表面后，產生彈跳；利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回彈速度）/VA（沖擊速度）。

便攜式里氏硬度計用里氏（HL）測量后可以轉化為：布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）測量硬度值。

三、其他

1.HRC含意是洛氏硬度C標尺，

2.HRC和HB在生產中的應用都很廣泛

3.HRC適用范圍HRC20－－67，相當于HB225－－650

若硬度高于此范圍則用洛氏硬度A標尺HRA。

若硬度低于此范圍則用洛氏硬度B標尺HRB。

布氏硬度上限值HB650,不能高于此值。

4.洛氏硬度計C標尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐，試驗載荷為一確定值，中國標準是150公斤力。

5.洛氏硬度壓痕很小，測量值有局部性，須測數點求平均值，適用成品和薄片，歸于無損檢測一類。

布氏硬度壓痕較大，測量值準，不適用成品和薄片，一般不歸于無損檢測一類。

6.洛氏硬度的硬度值是一無名數，沒有單位。（因此習慣稱洛氏硬度為多少度是不正確的。）

布氏硬度的硬度值有單位，且和抗拉強度有一定的近似關系。

7.洛氏硬度直接在表盤上顯示、也可以數字顯示，操作方便，快捷直觀，適用于大量生產中。

布氏硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然后查表或計算，操作較繁瑣。

8.在一定條件下，HB與HRC可以查表互換。其心算公式可大概記為：1HRC≈1/10HB。

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