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各種硬度知識的詳細(xì)介紹與換算方法集合

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各種硬度知識的詳細(xì)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(diǎn)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(yàn)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(yàn)機(jī)來試驗(yàn)比較準(zhǔn)確,是現(xiàn)代試驗(yàn)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(xiàng)重要的性能指標(biāo)，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(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。硬度試驗(yàn)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(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(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)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(yàn)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(yàn)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(fù)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(shí)際性能再確定。 

 

3.維氏硬度   

維氏硬度試驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn)的硬度計(jì)。和布氏、洛氏硬度試驗(yàn)相比，維氏硬度試驗(yàn)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強(qiáng)度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。


 抗拉強(qiáng)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(fàn)圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300



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