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技術(shù)文章

金屬材料的硬度知識簡述
金屬材料的硬度知識簡述


工作中，常常需要測量各種硬度值，在HB、HRC之間進行轉(zhuǎn)換，對其中一些數(shù)值的基礎(chǔ)知識需要重新梳理下，現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)上一些知識進行集合集錦，作為基礎(chǔ)參考資料。

情比金堅不算堅，超越鉆石永流傳！大千世界鬼斧神工，萬千物品軟硬不同。無論微觀世界中八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等等都是硬度產(chǎn)生的一個物質(zhì)因素。 目前世界*硬的是由碳元素的同位素碳14所組成的金剛石是*硬的。

 如何衡量哪種物品*硬，需要用硬度試驗來確定硬度的高低。 硬度試驗是機械性能試驗中*簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗，生產(chǎn)上需要一個比較準(zhǔn)確的硬度和強度的換算關(guān)系。 實踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。由此可見硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)。

在鋼鐵行業(yè)中，金屬硬度(Hardness)的代號為H。按硬度試驗方法不同， 常規(guī)表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC較為常用。布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗，其值代表金屬彈性變形功的大小。

1.洛氏硬度

 洛氏硬度（Rockwellhardness），這是由洛克威爾（S.P.Rockwell）在1921年提出來的，是使用洛氏硬度計所測定的金屬材料的硬度值。該值沒有單位，只用代號“HR”表示，其測量方法是，在規(guī)定的外加載荷下，將鋼球或金剛石壓頭垂直壓入待試材料的表面，產(chǎn)生凹痕，根據(jù)載荷解除后的凹痕深度，利用洛氏硬度計算公式HR=（K-H）/C便可以計算出洛氏硬度。洛氏硬度值顯示在硬度計的表盤上，可以直接讀取。洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為一個硬度單位。當(dāng)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(biāo)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***（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**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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)。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**的小錐，**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), *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(biāo)準(zhǔn)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

努氏硬度是作為優(yōu)良數(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(biāo)準(zhǔn)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。

三種測試方法的應(yīng)用范圍：
 
HRC含意是洛式硬度C標(biāo)尺，HRC和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛HRC適用范圍HRC 20－－67，相當(dāng)于HB225－－650，若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA，若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值，在一定條件下，HB與HRC可以查表互換。

洛氏硬度：工業(yè)生產(chǎn)中*常用，適用于硬度較高的金屬材料，如淬火鋼及調(diào)質(zhì)鋼 ；洛氏硬度試驗采用三種試驗力，三種壓頭，它們共有9種組合，對應(yīng)于洛氏硬度的9個標(biāo)尺。這9個標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。洛氏硬度沒有單位，是一個無綱量的力學(xué)性能指標(biāo)，其*常用的硬度標(biāo)尺有A、B、C三種，通常記作HRA、HRB、HRC，其表示方法為硬度數(shù)據(jù)+硬度符號，如40HRC。

維氏硬度：由于試驗時加載的壓力小，壓入深度淺，對工件損傷小。特別適用于測量零件的表面淬硬層及經(jīng)過表面化學(xué)處理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度**。但是維氏硬度的試驗操作較麻煩，一般在生產(chǎn)上很少使用，多用于實驗室及科研方面。比如滲碳、滲氮、碳氮共滲、電鍍層等的硬度。
 
布氏硬度：一般情況下，硬度低的習(xí)慣于用布氏硬度，比如進行退火、正火、軋制后空冷、淬火+高溫回火等鋼材。
 

維氏轉(zhuǎn)換成洛氏的公式HRC=100-37353/(HV+200)

1.蕭氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12

2.蕭式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15

3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(H)

4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3

（來源：網(wǎng)絡(luò)）

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