金屬材料硬度種類布氏硬度洛氏硬度維氏肖氏概覽

1、布氏硬度（Brinell Hardness） 布氏硬度范圍: 范圍為8650HBW 布氏硬度的測(cè)定原理是用一定大小的試驗(yàn)力F(N),把直徑為D（mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬的表面（圖1），保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕平均直徑d (mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根據(jù) d 從已備好的布氏硬度表中查出HB值。 這里公式錯(cuò)誤，應(yīng)該再乘以2，h=括號(hào)內(nèi)的1/2。 由于金屬材料有硬有軟，被測(cè)工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力F和壓頭直徑D，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求能使用不同大小的試驗(yàn)力和壓頭直徑

2、，對(duì)于同一種材料采用不同的F和D進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB231-84)規(guī)定布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，常用的0.102F/D的比例為30、10、2.5三種，根據(jù)金屬材料的種類、試樣硬度范圍和厚度的不同，按下表（布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范）選擇試驗(yàn)壓頭（鋼頭）的直徑D、試驗(yàn)力F及保持時(shí)間。洛氏硬度洛氏硬度試驗(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。簡(jiǎn)介洛氏硬度（HR）測(cè)試當(dāng)被測(cè)樣品過小或者布氏硬度（HB）大于450時(shí)，就改用洛氏硬度

3、計(jì)量。試驗(yàn)方法是用一個(gè)頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料硬度的不同，可分為三種不同標(biāo)度來表示： HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。 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。例如：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。例如：淬火鋼等 洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)。稱為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。洛氏硬度實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)

4、今所有使用的幾種普通壓痕硬度實(shí)驗(yàn)的一種。三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N（10Kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（60Kgf）；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至1471N（150Kgf），因此標(biāo)尺B適用于較軟的材料檢測(cè)。標(biāo)尺C適用于較硬的材料檢測(cè)。力學(xué)性能洛氏硬度沒有單位，是一個(gè)無綱量的力學(xué)性能指標(biāo)，其最常用的硬度標(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(hào)，如50HRC。硬度標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)，稱為標(biāo)尺A

5、、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。 你所說的C標(biāo)尺即HRC標(biāo)準(zhǔn)。 洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N(合10kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N(合60kgf)；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭，然后加壓至980.7N(合100kgf)；而標(biāo)尺C使用與標(biāo)尺A相同的球錐菱形作為壓頭，但加壓后的力是1471N(合150kgf)。因此標(biāo)尺B適用相對(duì)較軟的材料，而標(biāo)尺C適用較硬的材料。 實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰?/p>

6、形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。但各種材料的換算關(guān)系并不一致。測(cè)試表面洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，兩種壓頭，它們有6種組合，對(duì)應(yīng)于表面洛氏硬度的6個(gè)標(biāo)尺。表面洛氏硬度試驗(yàn)是對(duì)洛氏硬度試驗(yàn)的一種補(bǔ)充，在采用洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)遇到材料較薄，試樣較小，表面硬化層較淺或測(cè)試表面鍍覆層時(shí)，就應(yīng)改用表面洛氏硬度試驗(yàn)。這時(shí)采用與洛氏硬度試驗(yàn)相同的壓頭，采用只有洛氏硬度試驗(yàn)幾分之一大小的試驗(yàn)力，就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗(yàn)結(jié)果。表面洛氏硬度的N標(biāo)尺適用于類似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD測(cè)試的材料；T標(biāo)尺適用于類似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG測(cè)試

7、的材料。 HRC標(biāo)尺的使用范圍是2070HRC，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。盡管HRC標(biāo)尺被規(guī)定的上限值為70HRC，但是當(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。 HRA標(biāo)尺的使用范圍是20-88HRA，由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E140可以獲得以下?lián)Q算關(guān)系： 27HRA30HRB 60HRA100HRB20HRC 85.6HRA68HRC 可見，HRA標(biāo)尺的測(cè)試范圍涵蓋了從軟鋼（HRB）、硬鋼（HRC）到硬質(zhì)合金的硬度范圍。然而，事實(shí)上HRA標(biāo)尺很少用于測(cè)試軟鋼，主

8、要用于測(cè)試薄硬鋼板、深層滲碳鋼和硬質(zhì)合金。在硬質(zhì)合金方面，由于技術(shù)進(jìn)步，有些材料硬度已達(dá)到93-94HRA，這已超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。工程上超出HRA高端的測(cè)量范圍已成為慣例。 HRA標(biāo)尺有一個(gè)特殊用途。在使用洛氏硬度計(jì)測(cè)試鋼試樣時(shí)，如果不知試樣是軟鋼還是硬鋼，可先用HRA標(biāo)尺試測(cè)一下，當(dāng)硬度值小于60HRA時(shí)可改用HRB標(biāo)尺，當(dāng)硬度值大于60HRA時(shí)可改用HRC標(biāo)尺。 HRB標(biāo)尺的使用范圍是20100HRB，當(dāng)硬度值低于20HRB時(shí)，由于鋼球的壓入深度過大，金屬蠕變加劇，試樣在試驗(yàn)力作用下的變形時(shí)間延長(zhǎng)，測(cè)試值準(zhǔn)確度降低，此時(shí)應(yīng)改用HRF標(biāo)尺。當(dāng)硬度值大于100HRB時(shí)，因?yàn)殇撉驂喝肷疃冗^淺，靈敏度

9、降低，精度下降，此時(shí)應(yīng)改用HRC標(biāo)尺。在使用HRB標(biāo)尺測(cè)試鋼試樣時(shí)，一個(gè)特別值得注意的地方是：當(dāng)預(yù)先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時(shí)，決不可使用HRB標(biāo)尺做測(cè)試，因?yàn)橛娩撉驂侯^誤測(cè)了淬火鋼，鋼球就可能會(huì)變形，鋼球壓頭就會(huì)損壞，這是鋼球壓頭損壞的主要原因。遇到這種情況時(shí)應(yīng)先用金剛石壓頭，用HRA標(biāo)尺測(cè)試一下，再?zèng)Q定是用HRB還是用HRC。 HRF標(biāo)尺的使用范圍是60100HRF。HRF標(biāo)尺是國(guó)外使用較多的一個(gè)標(biāo)尺，它是測(cè)試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測(cè)手段。但是在我國(guó)，也存在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊短缺的問題，它的應(yīng)用也受到了限制。 HRG標(biāo)尺適用于HRB值接近100的材料，對(duì)于鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度范

10、圍介于HRB標(biāo)尺的高端和HRC標(biāo)尺低端的材料，如果改用HRG標(biāo)尺，就可以大大改善測(cè)試的靈敏度，提高測(cè)試精度。 分為金屬類洛氏硬度,塑料類洛氏硬度(HRR)維氏硬度代號(hào)：HV 單位：kgf/mm2 簡(jiǎn)介：維氏硬度 英文詞條名：Vickers-hardness 表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。由英國(guó)科學(xué)家維克斯首先提出。以49.03980.7N的負(fù)荷,將相對(duì)面夾角為136°的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后，用測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，再按公式來計(jì)算硬度的大小。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測(cè)定。維氏硬度尚有小負(fù)荷維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷1.961<49.03N，它適用于較薄工件、工具

11、表面或鍍層的硬度測(cè)定；顯微維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷<1.961N，適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測(cè)定。 HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以120kg以內(nèi)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)。 計(jì)算公式為：    維氏硬度計(jì)算公式P為載荷，如10kg。 d為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度(mm)。 HV10 維氏硬度計(jì)測(cè)量范圍寬廣，可以測(cè)量目前工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料（幾個(gè)維氏硬度單位）到很硬的材料（3000個(gè)維氏硬度單位）都可測(cè)量。 測(cè)試樣圖：    陶瓷

12、拋光樣品壓痕光學(xué)顯微鏡照片(對(duì)角線d)ShoreAlbert F.Shore英國(guó)人肖爾(Albert F.Shore） Shore指代肖氏硬度或 肖氏硬度 - Shore scleroscope hardness 簡(jiǎn)稱HS。表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。由英國(guó)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。用測(cè)得的撞銷回跳的高度來表示硬度。 肖氏硬度試驗(yàn)是一種動(dòng)態(tài)力試驗(yàn)，與布、洛、維等靜態(tài)力試驗(yàn)法相比，準(zhǔn)確度稍差，受測(cè)試時(shí)的垂直性，試樣表面光潔度等因素的影響，數(shù)據(jù)分散性較大，其測(cè)試結(jié)果的比較