硬度

硬 度

硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力。

主要有：布氏硬度HB 、洛氏硬度HR 、维氏硬度HV 、肖氏硬度HS 、里氏硬度HL 等；

一、布氏硬度(GB/T231-1984)

使用一定直径的球体(硬质合金球HBW 、钢球HBS)，以规定的试验力压入试样表面，保持一定时间后卸除试验力，通过测量表面压痕直径来计算硬度。

1.

⑴.压痕中心距试样边缘≥2.5d(压痕平均直径)；

⑵.两相邻压痕中心距≥3d(压痕平均直径)；

⑶.试样厚度≥8e(压痕深度)；

⑷.试样支撑面无可见变形痕迹；

2.计算公式：

HBW=S F =0.102)

(22d D D D F --π F-试验力N S-压痕表面积m ㎡ D-球体直径㎐ d-压痕平均直径㎐；

3.优点：⑴.测量数据稳定； ⑵.与抗拉强度存在近似关系；

缺点：⑴.不宜测量较硬材料； ⑵.因压痕大,不宜测试成品、薄片；

4.应用范围：

⑴.材料的硬度必须＜650HBW(＜450HBS)；

⑵.主要用于原材料或半成品；

⑶.测量铸铁、非铁金属、低合金结构钢、软钢；

⑷.经退火、正火、调质处理而硬度较低的钢；

5.表示方法：如210HBW10/3000/15

210-硬度值 HBW-硬质合金球 10-球体直径10㎐ 3000-试验力3000㎏f 15-力保持时间15秒；(10/3000/10～15可省略)

6. 布氏硬度与抗拉强度的近似关系：

低碳钢：R m ≈3.53HBW ；高碳钢：R m ≈3.33HBW ；合金钢：R m ≈3.19HBW ；灰铸铁：R m ≈0.98HBW ；

7.锤击式布氏硬度计：广泛用于现场测试，且HBS ＜450

二、洛氏硬度(GB/T230-2004)

用120°金刚石锥体(HRA 、HRC)或淬火钢球(HRB Φ1.588㎐)，以先加初试验力98N ，再加主试验力，压入金属表面，保持规定时间后卸除主试验力，以测量压痕深度来计算硬度。

2.计算公式：

HR=

002

.0e K =100(球130)-e/0.002 e-主试验力产生的塑性变形压痕深度㎐ K-常数(金刚石取0.2，钢球取0.26)

3.优点：⑴.压痕小可测成品； ⑵.可测极软和极硬材料；

缺点：⑴. 测量数据不稳定；

4.表示方法：如38～42HRC

三、维氏硬度(GB/T4340-1999)

用136°金刚石正四棱锥体，用120㎏f 以内的试验力，压入金属表面，保持规定时间后卸除试验力，以测量压痕对角线长度来计算硬度。

1.计算公式：

HV=0.18912d

F F-试验力N d-压痕两对角线长算术平均值㎐

2.优点：⑴.压痕小可测薄件； ⑵.可测金相组织硬度； ⑶.常用120㎏f 的载荷； 缺点：⑴. 表面质量要求高； ⑵.测量麻烦；

3.应用范围：特别适合热处理表面工件渗碳层、氮化层等。

4.表示方法：如800HV/100/20

800-硬度值 100-试验力100㎏f 20-力保持时间20秒(10～15不标)；

四、里氏硬度（GB/T17394-1998）

用里氏硬度仪测量硬度，测量前要充好电。

1.计算公式：

HL=Vb/Va ×1000

Vb-反弹速度 Va-冲击速度

2.测量要求：

⑴.测试面光泽，无污物，表面粗糙度Ra ≤1.6μm ；

⑵.质量＞5㎏；

⑶.厚度＞5㎐；

⑷.表面硬化层≥0.8㎐；

⑸.表面曲率半径≥30㎐；

⑹.不带磁性；

⑺.每个测量点间距＞3～4㎐。

五、锉刀估测硬度

应用范围：形状复杂、现场大件、批量工件。

操作要点：1.从高硬度向低硬度逐级估测；

2.选用相应硬度级别的1～2把标准锉刀和标准块；

3.工件、锉刀、标准块禁油；

4.应用广泛，多凭经验。

六、硬度测试准备

1.被测件及位置准备

⑴.被测件可用工件或随炉试样；

⑵.位置能代表工件的主要力学性能；

⑶.受检面应与压头下压方向垂直；

⑷.被测面不会引起弹性和塑性变形；

⑸.尽可能选择非结合面或有加工余量的面。

2.被检面处理

⑴.被检面应磨去氧化皮、脱碳或增碳层，达到必要的表面质量；

⑵.磨去层的深度不超过工艺文件所规定的机械加工余量；

⑶.锻件打磨量＞0.6㎐，一般为0.8～1.0㎐；

⑷.对于板材当t＜1㎐时打磨0.1㎐，当t=1～2㎐时打磨0.1～0.15㎐，当t＞2㎐时打磨0.15～0.30㎐；

⑸.对半成品，打磨量为0.15㎐；

⑹.对成品，打磨量一般＜0.10㎐，视情而定；

⑺.对易脱碳的锻件，打磨量为1.0～1.5㎐，如38CrMoAl的锻件；

⑻.对于螺栓和轴类件，在尺寸允许的情况下，应在端面打磨，打磨厚量为0.1～0.2㎐；

⑼.维氏硬度试验的工件，被检面用金相砂布仔细打磨或抛光。

3.避让部位

⑴.压痕或锉痕影响工件的最终产品质量；

⑵.局部淬火件的淬火区的交界处；

⑶.局部化学热处理件的渗层边界处。

七、其他硬度

1.巴氏硬度(HBa)：主要用于玻璃钢、塑料，铝、铜软金属；

2.肖氏硬度(HS)：

3.韦氏硬度(HW)：

4.努氏硬度(HK)：

5.邵氏硬度(HA和HD)：主要用于橡胶；

6.摩氏硬度(HM)：主要用于矿石，分10级：1滑石、2石膏、3方解石、4萤石、5磷灰石、6正长石、7石英、8黄玉、9刚玉、10金刚石；

7.磨料硬度(H)：GB/T2484-1984主要用于磨料硬度，分15级，极软A、B、C，超软D、E、F，软G、H、J，中软K、L，中M、N，中硬P、Q、R，硬S、T，超硬Y；

8.水的硬度：10ppm(1㎎/L)CaO为1度，水中的碳酸钙在0～75mg/L为极软水、75～150mg/L 为软水、150～300mg/L为中硬水、300～450mg/L为硬水、450～700mg/L为高硬水、700～1000mg/L为超高硬水、>1000mg/L为特硬水；