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金属材料硬度基础知识

金属材料硬度基础知识

工作中，常常需要测量各种硬度值，在HB、HRC之间进行转换，对其中一些数值的基础知识需要重新梳理下，现将网络上一些知识进行集合集锦，作为基础参考资料。

情比金坚不算坚，超越钻石永流传！大千世界鬼斧神工，万千物品软硬不同。无论微观世界中八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等等都是硬度产生的一个物质因素。目前世界*硬的是由碳元素的同位素碳14所组成的金刚石是*硬的。

如何衡量哪种物品*硬，需要用硬度试验来确定硬度的高低。硬度试验是机械性能试验中*简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。由此可见硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。

在钢铁行业中，金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法不同，常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。

1.洛氏硬度

洛氏硬度（Rockwellhardness），这是由洛克威尔（S.P.Rockwell）在1921年提出来的，是使用洛氏硬度计所测定的金属材料的硬度值。该值没有单位，只用代号“HR”表示，其测量方法是，在规定的外加载荷下，将钢球或金刚石压头垂直压入待试材料的表面，产生凹痕，根据载荷解除后的凹痕深度，利用洛氏硬度计算公式HR=（K-H）/C便可以计算出洛氏硬度。洛氏硬度值显示在硬度计的表盘上，可以直接读取。洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：

HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

2.布氏硬度

布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。

布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金��压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。

3.维氏硬度

维氏硬度试验方法是英国***（R.L.Smith）和塞德兰德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司试制了**台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验测量范围较宽，从较软材料到超硬材料，几乎涵盖各种材料。

4.里氏硬度

里氏硬度是以HL表示，里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马，里伯博士发明的，它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体，在一定力的作用下冲击试件表面，然后反弹。由于材料硬度不同，撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料，当冲击体上下运动时，其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号，再通过电子线路转换成里氏硬度值。

5.肖氏硬度

简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。

应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有**的小锥，**上常镶有金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度（即为碰撞前后的速度比乘以1000）

6.巴氏硬度

巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), *早由美国 Barber-Colman公司提出，是近代国际上广泛采用的一种硬度门类，一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下，压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa。

7.努氏硬度

努氏硬度是作为优良数值而测得的硬度，主要在加工方面使用该数值。一般来说，金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米

8.韦氏硬度

一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。

三种测试方法的应用范围：

HRC含意是洛式硬度C标尺，HRC和HB在生产中的应用都很广泛HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－650，若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA，若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值，在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。

洛氏硬度：工业生产中*常用，适用于硬度较高的金属材料，如淬火钢及调质钢；洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。洛氏硬度没有单位，是一个无纲量的力学性能指标，其*常用的硬度标尺有A、B、C三种，通常记作HRA、HRB、HRC，其表示方法为硬度数据+硬度符号，如40HRC。

维氏硬度：由于试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度**。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。比如渗碳、渗氮、碳氮共渗、电镀层等的硬度。

布氏硬度：一般情况下，硬度低的习惯于用布氏硬度，比如进行退火、正火、轧制后空冷、淬火+高温回火等钢材。

维氏转换成洛氏的公式HRC=100-37353/(HV+200)

1.萧氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12

2.萧式硬度(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

（来源：网络）

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