什么是硬度

什么是硬度

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。

按照他们的软硬程度分为十级：

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

各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。

试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。

用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。

布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBSHBW)(参照GB/T231-1984)，生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质得刚健，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。

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。

压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。

维氏硬度以HV表示(参照GB/T4340-1999)，测量极薄试样。

1、钢材的硬度 ：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。

HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。

两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。

HV-适用于显微镜分析。

维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。

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。

2、HB - 布氏硬度;

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。

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。

布式硬度(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。

布式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)。

3、洛式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)。

另外：

1.HRC含意是洛式硬度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式硬度A标尺HRA。

若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。

布式硬度上限值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.洛式硬度压痕很小，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。

布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。

6.洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。

(因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。)

布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。

7.洛式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。

布式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。

硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。

为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。

因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。

另外,天然水中的钙美含量也用硬度表示.我国规定的硬度是:1L水中含的钙盐,镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于10mgCaO(将MgO也换算成CaO)时,其硬度是1°.

水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类:

很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水

0°～4° 4°～8°8°～16° 16°～30° >30°