硬度
開放分類： 洛氏硬度計(jì)、硬度計(jì)、維氏硬度計(jì)、布氏硬度計(jì)
材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。
早在1822年，F(xiàn)riedrich mohs提出用10種礦物來衡量世界上最硬的和最軟的物體，這是所謂的摩氏硬度計(jì)。按照他們的軟硬程度分為十級：
1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石
6)正長石 7)石英8)黃玉 9)剛玉 10)金剛石
各級之間硬度的差異不是均等的，等級之間只表示硬度的相對大小。
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(gè)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(HBS\HBW)(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，可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。
維氏硬度以HV表示(參照GB/T4340-1999)，測量極薄試樣。
1、鋼材的硬度 ：金屬硬度(Hardness)的代號為H。按硬度試驗(yàn)方法的不同，
常規(guī)表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)硬度等，其中以HB及HRC較為常用。
HB應(yīng)用范圍較廣，HRC適用于表面高硬度材料，如熱處理硬度等。兩者區(qū)別在于硬度計(jì)之測頭不同，布氏硬度計(jì)之測頭為鋼球，而洛氏硬度計(jì)之測頭為金剛石。
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)。
HL手提式硬度計(jì)，測量方便，利用沖擊球頭沖擊硬度表面后，產(chǎn)生彈跳;利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計(jì)算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB(回彈速度)/ VA(沖擊速度)。
便攜式里氏硬度計(jì)用里氏(HL)測量后可以轉(zhuǎn)化為：布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值。
2、HB - 布氏硬度;
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(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(shí)間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。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)。
3、洛式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(gè)硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過小時(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)。
另外：
1.HRC含意是洛式硬度C標(biāo)尺，
2.HRC和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛
C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。
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐，試驗(yàn)載荷為一確定值，中國標(biāo)準(zhǔn)是150公斤力。
布氏硬度計(jì)之壓頭為淬硬鋼球(HBS)或硬質(zhì)合金球(HBW)，試驗(yàn)載荷隨球直徑不同而不同，從3000到31.25公斤力。
5.洛式硬度壓痕很小，測量值有局部性，須測數(shù)點(diǎn)求平均值，適用成品和薄片，歸于無損檢測一類。
布式硬度壓痕較大，測量值準(zhǔn)，不適用成品和薄片，一般不歸于無損檢測一類。
6.洛式硬度的硬度值是一無名數(shù)，沒有單位。(因此習(xí)慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。)
布式硬度的硬度值有單位，且和抗拉強(qiáng)度有一定的近似關(guān)系。
7.洛式硬度直接在表盤上顯示、也可以數(shù)字顯示，操作方便，快捷直觀，適用于大量生產(chǎn)中。
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然后查表或計(jì)算，操作較繁瑣。
8.在一定條件下，HB與HRC可以查表互換。其心算公式可大概記為：1HRC≈1/10HB。
硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡單易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。
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冃慰沽屠^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。
另外,天然水中的鈣美含量也用硬度表示.我國規(guī)定的硬度是:1L水中含的鈣鹽,鎂鹽折合成CaO和MgO的總量相當(dāng)于10mgCaO(將MgO也換算成CaO)時(shí),其硬度是1°.
水的硬度是水質(zhì)的重要指標(biāo),通常分為五類:
很軟水 軟水 中硬水 硬水 很硬水
0°～4° 4°～8°8°～16° 16°～30° >30°
1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
硬度測定范圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300
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