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材料軟硬程度是一項重要的性能指標是通過硬度計來衡量的

2011-06-13

材料軟硬程度是一項重要的性能指標是通過硬度計來衡量的
現在所說的硬度其實就是表面硬度。材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。

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。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。

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用得更多。壓痕較小，可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。

維氏硬度以HV表示（參照GB/T4340-1999），測量極薄試樣。

1、鋼材的硬度：金屬硬度(Hardness)的代號為H。按硬度試驗方法的不同，

常規表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC較為常用。

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)。

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。

2、HB - 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。

布式硬度(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合金球壓入被測金屬表面，保持規定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布式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(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)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)。

3、洛式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)。

另外：

1.HRC含意是洛式硬度C標尺，

2.HRC和HB在生產中的應用都很廣泛

3.HRC適用范圍HRC 20－－67，相當于HB225－－650

若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標尺HRA。

若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標尺HRB。

布式硬度上限值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。

布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球（HBS)或硬質合金球（HBW），試驗載荷隨球直徑不同而不同，從3000到31.25公斤力。

5.洛式硬度壓痕很小，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。

布式硬度壓痕較大，測量值準，不適用成品和薄片，一般不歸于無損檢測一類。

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

布式硬度的硬度值有單位，且和抗拉強度有一定的近似關系。

7.洛式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。

布式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。

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，生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關系。

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關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續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。
另外,天然水中的鈣美含量也用硬度表示.我國規定的硬度是:1L水中含的鈣鹽,鎂鹽折合成CaO和MgO的總量相當于10mgCaO(將MgO也換算成CaO)時,其硬度是1°.
水的硬度是水質的重要指標,通常分為五類:
很軟水軟水中硬水硬水很硬水
0°～4°　4°～8°8°～16°　16°～30°　　　>30°
1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
硬度測定范圍:
HS
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