硬度_HARDNESS

硬度基本知识
一、 硬度定义：（Hardness）
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。
硬度分为：
① 划痕硬度。
主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是选一根一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短。
② 压入硬度。
主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。
③ 回跳硬度。
主要用于金属材料，方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中储存（继而释放）应变能的多少（通过小锤的回跳高度测定）确定材料的硬度。

二、 金属硬度：
金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同，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。

1. HL：里氏硬度

HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度。
公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。
　　便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值。

1. HR：洛氏硬度

洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多，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。压痕较小，可测较薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。洛氏硬度计测头为金刚石。
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)。

1. HB：布氏硬度

布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231.1－2002），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。布氏硬度计测头为钢球。
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。
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球压入被测金属表面，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(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)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)。

1. HV：维氏硬度

维氏硬度以HV表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。

1. HS：肖氏硬度

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。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。
　　肖氏硬度试验是一种动态力试验，与布、洛、维等静态力试验法相比，准确度稍差，受测试时的垂直性，试样表面光洁度等因素的影响，数据分散性较大，其测试结果的比较只限于弹性模量相同的材料。它对试样的厚度和重量都有一定要求，不适于较薄和较小试样，但是它是一种轻便的手提式仪器，便于现场测试，其结构简单，便于操作，测试效率高。
　　肖氏硬度计适用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值。肖氏硬度计便于携带，特别适用于冶金、重型机械行业中的中大型工件，例如大型构件、铸件、锻件、曲轴、轧辊、特大型齿轮、机床导轨等工件。在橡胶、塑料行业中常称作邵氏硬度。

1. 努氏硬度

努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度，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。
　　努氏硬度试验主要也是用于金属学、金相学研究。它特别适于测试硬而脆的材料，常被用于测试珐琅、玻璃、人造金刚石、金属陶瓷及矿物等材料。它还可用于表面硬化层有效深度的测定，用于细小零件、小面积、薄材料、细线材、刀刃附近的硬度、电镀层及牙科材料硬度的测试。努氏硬度试验没有专门的硬度计，通常是共用显微维氏硬度计，只要更换压头并改变硬度值的算法即可。
在显微硬度试验方面，美国通常采用努氏压头和100g力，而欧洲则习惯于采用维氏压头和较大的500g力。

1. 莫氏硬度

表示矿物硬度的一种标准。

1. 邵氏硬度

　邵氏硬度 是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。一般手感弹性比较大或者说偏软的制品，测试人员可以直接判断用邵氏A硬度计测试，如：文具类胶水瓶，TPU TPR 塑料膜袋等制品。而手感基本没什么弹性或者说偏硬的就可以用邵氏D硬度计进行测试，如：PC ABS PP 等制品。如果度数是邵氏Axx，说明硬度相对不高，如果是邵氏Dxx说明其硬度相对较高。
　　补充:
　　邵氏的单位不够全面:
　　1.A型的单位表达是:HA
2.D型单位表达就是:HD

三、 硬度间转换
　1.肖氏硬度(HS)=布氏硬度(BHN)/10+12
　2.肖氏硬度(HS)=洛氏硬度(HRC)+15
　3.洛氏硬度(HRC)= 布氏硬度(BHN)/10-3
　　硬度测定范围:
　　HS<100
　　HB<500
　　HRC<70
　　HV<1300

四、 其它：
　1.HRC含意是洛氏硬度C标尺，
　2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛
　3.HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－650
　　若硬度高于此范围则用洛氏硬度A标尺HRA。
　　若硬度低于此范围则用洛氏硬度B标尺HRB。
　　布氏硬度上限值HB650,不能高于此值。
　4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。
　　布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。
　　5.洛氏硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。
　　布氏硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。 　6.洛氏硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛氏硬度为多少度是不正确的。）
　　布氏硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。
　　7.洛氏硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。
　　布氏硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。
　　8.在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。