各種硬度知識的詳細介紹與換算方法集合

發(fā)布日期：2018-07-31 作者：威光節(jié)能點擊：

前言

中文名稱：硬度

英文名稱：grade;hardness

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(jù)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(yīng)變能的多少（通過小錘的回跳高度測定）確定材料的硬度。

試驗鋼鐵硬度的最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(xué)。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(xué)性能的綜合指標。硬度試驗根據(jù)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。

布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBSHBW）（參照GB/T231－1984），生產(chǎn)中常用布氏硬度法測定經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)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(yīng)用范圍也不同。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。壓痕較小，可測較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。

維氏硬度以HV表示（參照GB/T4340-1999），測量極薄試樣。

硬度的分類

1.洛氏硬度
是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：
HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。
HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

2.布氏硬度
布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料，如熱處理后的硬度等等。
布氏硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī)定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2(N/mm2)。
測試載荷與測試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實際性能再確定。

3.維氏硬度
維氏硬度試驗方法是英國史密斯（R.L.Smith）和塞德蘭德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比，維氏硬度試驗測量范圍較寬，從較軟材料到超硬材料，幾乎涵蓋各種材料。

4.里氏硬度
里氏硬度是以ＨＬ表示，里氏硬度測試技術(shù)是由瑞士狄爾馬，里伯博士發(fā)明的，它是用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體，在一定力的作用下沖擊試件表面，然后反彈。由于材料硬度不同，撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料，當沖擊體上下運動時，其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號，再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。

5.肖氏硬度
簡稱HS。表示材料硬度的一種標準。由英國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。
應(yīng)用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐，尖端上常鑲有金剛鉆。測試數(shù)值為1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度（即為碰撞前后的速度比乘以1000）

6.巴氏硬度
巴柯爾(Barcol)硬度(簡稱巴氏硬度), 最早由美國Barber-Colman公司提出，是近代國際上廣泛采用的一種硬度門類，一定形狀的硬鋼壓針，在標準彈簧試驗力作用下，壓入試樣表面，用壓針的壓入深度確定材料硬度，定義每壓入0.0076mm為一個巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。

7.努氏硬度
努氏硬度是作為絕對數(shù)值而測得的硬度，主要在加工方面使用該數(shù)值。一般來說，金剛石的努氏硬度為7000~8000千克/平方毫米

8.韋氏硬度
一定形狀的硬鋼壓針，在標準彈簧試驗力作用下壓入試樣表面，用壓針的壓入深度確定材料硬度，定義0.01mm的壓入深度為一個韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。

硬度對照表：

根據(jù)德國標準DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。

抗拉強度 Rm N/mm²	維氏硬度 HV	布氏硬度 HB	洛氏硬度 HRC
250	80	76.0	-
270	85	80.7	-
285	90	85.2	-
305	95	90.2	-
320	100	95.0	-
335	105	99.8	-
350	110	105	-
370	115	109	-
380	120	114	-
400	125	119	-
415	130	124	-
430	135	128	-
450	140	133	-
465	145	138	-
480	150	143	-
490	155	147	-
510	160	152	-
530	165	156	-
545	170	162	-
560	175	166	-
575	180	171	-
595	185	176	-
610	190	181	-
625	195	185	-
640	200	190	-
660	205	195	-
675	210	199	-
690	215	204	-
705	220	209	-
720	225	214	-
740	230	219	-
755	235	223	-
770	240	228	20.3
785	245	233	21.3
800	250	238	22.2
820	255	242	23.1
835	260	247	24.0
850	265	252	24.8
865	270	257	25.6
880	275	261	26.4
900	280	266	27.1
915	285	271	27.8
930	290	276	28.5
950	295	280	29.2
965	300	285	29.8
995	310	295	31.0
1030	320	304	32.2
1060	330	314	33.3
1095	340	323	34.4
1125	350	333	35.5
1115	360	342	36.6
1190	370	352	37.7
1220	380	361	38.8
1255	390	371	39.8
1290	400	380	40.8
1320	410	390	41.8
1350	420	399	42.7
1385	430	409	43.6
1420	440	418	44.5
1455	450	428	45.3
1485	460	437	46.1
1520	470	447	46.9
1555	480	(456)	47.7
1595	490	(466)	48.4
1630	500	(475)	49.1
1665	510	(485)	49.8
1700	520	(494)	50.5
1740	530	(504)	51.1
1775	540	(513)	51.7
1810	550	(523)	52.3
1845	560	(532)	53.0
1880	570	(542)	53.6
1920	580	(551)	54.1
1955	590	(561)	54.7
1995	600	(570)	55.2
2030	610	(580)	55.7
2070	620	(589)	56.3
2105	630	(599)	56.8
2145	640	(608)	57.3
2180	650	(618)	57.8
	660		58.3
	670		58.8
	680		59.2
	690		59.7
	700		60.1
	720		61.0
	740		61.8
	760		62.5
	780		63.3
	800		64.0
	820		64.7
	840		65.3
	860		65.9
	880		66.4
	900		67.0
	920		67.5
	940		68.0

硬度換算公式
1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV)
4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3

硬度測定範圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300

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