硬度試驗(yàn)簡(jiǎn)介

確定一種物質(zhì)的硬度有種類繁多的方法。介紹幾種較常見(jiàn)的方法： 

硬度 是衡量材料軟硬程度的一個(gè)性能指標(biāo)。硬度試驗(yàn)的方法較多，原理也不相同，測(cè)得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗(yàn)，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅(jiān)硬物體壓入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗(yàn)，其值代表金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮　Ｒ虼?，硬度不是一個(gè)單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)。

硬度的測(cè)試方法有：劃痕法（莫氏）、壓入法（布氏、洛氏、維氏）、動(dòng)力法（里氏）。

下面介紹各種硬度測(cè)試法。
（1）莫氏硬度
    這是一個(gè)最古老的測(cè)量硬度是1824年由德國(guó)礦物學(xué)家莫斯(Frederich Mohs)首先提出。應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕。用測(cè)得的劃痕的深度來(lái)表示硬度：滑石(talc)1（硬度最小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，螢石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正長(zhǎng)石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黃玉(topaz)8，剛玉(corundum)9，金剛石(diamond)10。莫氏硬度也用于表示其他固體物料的硬度。但莫氏硬度試驗(yàn)不適合準(zhǔn)確衡量，如鋼或陶瓷工業(yè)材料的硬度

對(duì)于工程材料，各種手段已經(jīng)發(fā)展了多年，提供精確的硬度測(cè)量。有了許多應(yīng)用加載測(cè)試力和測(cè)量深度或由此產(chǎn)生的壓痕尺寸，硬度就可宏觀，微觀和納米尺度來(lái)衡量。

（2）布氏硬度

布式硬度(HB，是最早用來(lái)測(cè)試材料硬度)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(cè)金屬表面，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測(cè)量被測(cè)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(shí)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)。
    布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時(shí)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。
    布式硬度壓痕較大，測(cè)量值準(zhǔn)，不適用成品和薄片，一般不歸于無(wú)損檢測(cè)一類。但HB應(yīng)用范圍較廣。

（3）洛氏硬度

洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過(guò)小時(shí)，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(gè)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(cè)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(lái)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)。 

另外： 

1. HRC含意是洛式硬度C標(biāo)尺， 

2. HRC適用范圍HRC 20－－67，相當(dāng)于HB225－－650

若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA。 

若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB。 

表面洛氏硬度試驗(yàn) ：

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)試的材料。

（4）維氏硬度和努氏（knoop）試驗(yàn) 
    維氏和努氏硬度試驗(yàn)（努普顯微壓痕硬度試驗(yàn)）是在布氏修改和測(cè)試用于測(cè)量薄膜涂層或滲碳零件表面硬度的硬度。有了這些測(cè)試中，金字塔是一個(gè)小鉆石壓入樣品在外力作用下，這一點(diǎn)比布氏在測(cè)試中使用的少。之間的維氏和努氏試驗(yàn)的差異僅僅是金字塔形狀的鉆石壓頭。測(cè)試使用的維氏壓頭，方形金字塔是脆性材料容易出現(xiàn)裂紋。因此，努氏試驗(yàn)使用的是菱形為基礎(chǔ)的（對(duì)角線比7.114:1）錐體壓痕，制定了生產(chǎn)時(shí)間，但是較淺的壓痕。出于同樣的載荷，努氏壓痕約2.8倍以上維克斯縮進(jìn)。 
    外加載荷從10g中使用到1000克。這種低負(fù)荷量創(chuàng)建一個(gè)小的縮進(jìn)，必須在顯微鏡下測(cè)量。氮化鈦硬質(zhì)涂層像的測(cè)量，必須采取非常高倍率（即1000倍），因?yàn)檫@么小的縮進(jìn)。表面通常需要打磨。的印象的對(duì)角線測(cè)量，這些價(jià)值觀是用于獲取硬度號(hào)碼（VHN接），從查找表或圖表通常。維克斯測(cè)試可以用來(lái)描述非常堅(jiān)硬材料，但硬度是在一個(gè)非常小的地區(qū)衡量。 
    這些值表示希望2500 HK25（或HV25）的含義，在25克的力載荷2500努普硬度。本努氏和維氏硬度值略有不同，但對(duì)于硬質(zhì)涂層，該值是足夠接近的測(cè)量誤差范圍內(nèi)，可以互換使用。 

肖氏硬度 - Shore Scleroscope hardness
Shore Scleroscope（肖氏硬度，又稱“邵氏硬度”）和回彈硬度測(cè)試 

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(lái)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)果的比較只限于彈性模量相同的材料。它對(duì)試樣的厚度和重量都有一定要求，不適于較薄和較小試樣，但是它是一種輕便的手提式儀器，便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，測(cè)試效率高。 

肖氏硬度計(jì)適用于測(cè)定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值。肖氏硬度計(jì)便于攜帶，特別適用于冶金、重型機(jī)械行業(yè)中的中大型工件，例如大型構(gòu)件、鑄件、鍛件、曲軸、軋輥、特大型齒輪、機(jī)床導(dǎo)軌等工件。在橡膠、塑料行業(yè)中常稱作邵氏硬度。

（5）巴氏（Barcol）硬度計(jì)

巴氏硬度計(jì)（巴柯爾硬度計(jì)）是一種壓痕式硬度計(jì)，它以特定壓頭在標(biāo)準(zhǔn)彈簧的壓力作用下壓入試樣表面，以壓痕的深淺表征試樣硬度的高低。巴氏硬度計(jì)有100個(gè)分度，每個(gè)分度單位代表壓入0.0076mm的深度。壓入越深，讀數(shù)越高，材料越硬。 

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