材料的硬度

第一章机械零件失效形式及其抗力指标第4节磨损失效

第1讲材料的硬度

磨损和材料的硬度密切相关

硬度：表征材料软硬程度的一种性能，反应材料抵抗局部变形或者破坏的能力。

测试方法：压入法和划刻法

在金属材料中压入法应用最广。

压入法硬度值（工业中应用广泛）

1布氏硬度（HBS)（最初的压头是淬火钢球，现在采用碳化钨合金球）

始于1900年，由瑞典人J B Brinell提出。历史最悠久，应用广泛。

（2）特点与应用：压痕凹面大（几个毫米），数据稳定。适用于灰铸铁、轴承合金等中低硬度的合金。

在外力作用下碳化钨球压入产生凹面，计算凹面

的应力值作为硬度的大小。

（1）测试原理和方法：用碳化钨球压入试样表面，计算压痕的应力值。将此应力值作为硬度指标。金属表面D/2d/2

h D: 压球直径d ：压痕直径H ：压痕深度Dh

F S F HBS π==)((222d D D D F

HBS −−=π测试规范请按照国标GB/T231-2018要求进行

（2) 洛氏硬度

以压痕深度作为硬度值

（以HRC 为例）

1919年美国Rockwell 提出HRA ：金刚石压头

HRB ：硬质合金球

HRC ：金刚石压头

)(002.0)(100mm mm h HRC −=压痕小（小于1mm ），对工件表面损伤小；操作迅速，立即读出数据；多用于钢铁制造的成品检验

h:压痕深度1）测试方法

2）特点与应用金刚石圆锥压头

洛氏硬度计压头是锥角为120°的金刚石圆锥体和硬质合金球

3 维氏硬度(HV)（锥面角为136 °的金刚石正四棱锥体作为压头）

硬度值测试原理同布氏硬度

适合测试软、硬材料的硬度

科研院所应用较多

始于1925年，英国的R L Smith 与G E Sandland 提出，

第一台维氏硬度计由Vickers 公司制造

1）维氏硬度的测试原理S F HV =F ：载荷（N ）

S ：压痕面积854.168sin 2202d d S ==d:压痕对角线的距离，mm

用单位面积承受的负荷值作为硬度指标。

压痕面积与对角线距离d 的关系维氏硬度压痕2）特点与应用

维氏硬度测试仪

HV =0.102×2Fsin68°d 2HV ≈0.1891×F d 2

硬度与抗拉强度、疲劳强度的关系

σb ≈0.33Hv σb ≈0.33HB

σ-1≈0.16HB 经验关系