金屬材料的硬度是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
常用HV=HB=HRC硬度對(duì)照表
|
抗拉強(qiáng)度 |
維氏硬度 |
布氏硬度 |
洛氏硬度 |
|
（N/mm2） |
HV |
HB |
HRC |
|
255 |
80 |
76 |
— |
|
270 |
85 |
80.7 |
— |
|
285 |
90 |
85.2 |
— |
|
305 |
95 |
90.2 |
— |
|
320 |
100 |
95 |
— |
|
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 |
本表數(shù)據(jù)來自德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN50150。
金屬材料的硬度
硬度
是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。它是衡量材料軟硬的指標(biāo)。
按測(cè)試方法的不同，硬度分為三種類型。
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(cè)材料沿棒劃過，根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的軟硬。定性地說，硬物體劃出的劃痕長(zhǎng)，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(cè)材料，以材料表面局部塑性變形的大小比較被測(cè)材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)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(cè)材料的試樣，并以試樣在沖擊過程中儲(chǔ)存（繼而釋放）應(yīng)變能的多少（通過小錘的回跳高度測(cè)定）確定材料的硬度。
金屬材料最常見到的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度屬于壓入硬度，硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時(shí)所引起的塑性變形的能力；回跳法（肖氏、里氏）測(cè)量硬度，硬度值代表金屬?gòu)椥宰冃喂δ艿拇笮 ?/span>
布氏硬度 Brinell Hardness
用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作壓頭，以相應(yīng)的試驗(yàn)力F壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，得到一直徑為d的壓痕。用試驗(yàn)力除以壓痕表面積，所得值即為布氏硬度值，符號(hào)用HBS或HBW表示。
HBS和HBW的區(qū)別是壓頭的不同。HBS表示壓頭為淬硬鋼球，用于測(cè)定布氏硬度值在450以下的材料，如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金，用于測(cè)定布氏硬度值在650以下的材料。
同樣的試塊，當(dāng)其它試驗(yàn)條件完全相同的情況下，兩種試驗(yàn)結(jié)果不同，HBW值往往大于HBS值，而且并無定量的規(guī)律所循。
2003年以后，我國(guó)已經(jīng)等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，取消了鋼球壓頭，全部采用硬質(zhì)合金球頭。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符號(hào)。很多時(shí)候布氏硬度僅用HB表示，指的就是HBW。不過在文獻(xiàn)論文中HBS仍時(shí)有所見。
布氏硬度測(cè)量法適用于鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材，不宜測(cè)定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。
洛氏硬度 Rockwell Hardness
用錐頂角為120°的金剛石圓錐或Ø1.588mm和Ø3.176mm淬火鋼球作壓頭和載荷配合使用，在10kgf初載荷和60、100或150kgf力總載荷（即初載荷加主載荷）先后作用下壓入試樣，在總載荷作用后，以卸除主載荷而保留主載荷時(shí)的壓入深度與初載荷作用下壓入深度之差來表示硬度。
洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，三種壓頭，它們共有9種組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。常用的有HRA、HRB和HRC三種，其中HRC應(yīng)用最廣。
常用洛氏硬度試驗(yàn)規(guī)范表
|
硬度符號(hào) |
壓頭類型 |
總試驗(yàn)力 F/N（kgf） |
硬度范圍 |
應(yīng)用舉例 |
|
HRA |
120°金剛石圓錐 |
588.4(60) |
20~88 |
硬質(zhì)合金、碳化物、淺層表面硬化鋼等 |
|
HRB |
Ø1.588mm淬火鋼球 |
980.7(100) |
20~100 |
退火、正火鋼、鋁合金、銅合金、鑄鐵 |
|
HRC |
120°金剛石圓錐 |
1471(150) |
20~70 |
淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、深層表面硬化鋼 |
HRC標(biāo)尺的使用范圍是20~70HRC。當(dāng)硬度值小于20HRC時(shí)，因?yàn)閴侯^的圓錐部分壓入太多，靈敏度下降，這時(shí)應(yīng)改用HRB標(biāo)尺；當(dāng)試樣硬度大于67HRC時(shí)，壓頭尖端承受的壓力過大，金剛石容易損壞，壓頭壽命會(huì)大大縮短，因此一般應(yīng)改用HRA標(biāo)尺。
洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、迅速、壓痕小，可測(cè)試成品表面及較硬、較薄的工件。因壓痕小，對(duì)于組織和硬度不均勻的材料，硬度值波動(dòng)較大，準(zhǔn)確性不如布氏硬度高。洛氏硬度用于測(cè)定鋼鐵、有色金屬、硬質(zhì)合金等的硬度。
維氏硬度 Vickers Hardness
維氏硬度測(cè)量原理與布氏硬度相似。采用相對(duì)面夾角為136°金剛石正四棱錐壓頭，以規(guī)定的試驗(yàn)力F壓入材料的表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用正四棱錐壓痕單位表面積上所受的平均壓力表示硬度值，標(biāo)記符號(hào)為HV。
維氏硬度測(cè)量范圍大，可測(cè)量硬度為10~1000HV范圍的材料，壓痕小，一般用來測(cè)量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。
里氏硬度 Leeb Hardness
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(dòng)時(shí)，其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號(hào)，再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值，符號(hào)標(biāo)記為HL。
里氏硬度儀無需工作臺(tái)，其硬度傳感器小如一只筆，可用手直接操作，無論是大、重型工件還是幾何尺寸復(fù)雜的工件都能容易地檢測(cè)。
里氏硬度另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)產(chǎn)品表面損傷很輕，有時(shí)可作為無損檢測(cè)；對(duì)各個(gè)方向，窄小空間及特殊部位硬度測(cè)試具有獨(dú)特性。
