硬度計是一種硬度測試儀器。金屬硬度測量最早由雷奧姆爾提出硬度定義，表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。
基本介紹
- 中文名：硬度計
- 外文名：Hardness tester
- 用途：材料硬度測試
- 套用：金屬硬度檢測
- 起源時期：18世紀20年代
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常用的硬度分類
硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗，生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關係。
1.布氏硬度（HB）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，保持一段時間，去載後，負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）。
2.洛氏硬度（HR）當HB＞450或者試樣過小時，不能採用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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。根據試驗材料硬度的不同，分三種不同的情況
HRA：是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度，用於硬度極高的材料（如硬質合金等）。
HRB：是採用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用於硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。
HRC：是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度，用於硬度很高的材料（如淬火鋼等）。
3. 維氏硬度（HV）以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，即為維氏硬度值（HV）。
4 努氏硬度(HK)
適用於高硬度材料的硬度測試（一般HV1000硬度以上的硬度測量）。
5.還有肖氏硬度計
6.韋氏硬度計（HW）
適用於鋁合金類產品的韋氏硬度值測量。
7 石膏硬度計
適用於建築石膏硬度測量，將鋼球置於試件上，測量在固定荷載作用下球痕的深度，經計算得出試件的石膏硬度。
以上硬度只是常用的幾種，另外還有肖氏（HS）硬度、邵氏（HS）硬度、巴氏硬度、摩氏硬度等。實踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。
硬度計分類
洛氏硬度計
數顯洛氏硬度計是機電一體化的硬度測試儀器。數顯洛氏硬度計外觀新穎，大螢幕顯示，選單式結構，採用微機控制，硬度值以數字直接顯示.硬度測試結果可以直接列印輸出，升降螺桿與旋輪間自動反饋鎖合，外接RS232超級終端設定，可外接印表機，具有良好的可靠性，可操作性和直觀性；除試台升降外，完全實現了自動化，消除了操作和讀數誤差。
洛氏硬度計
數顯洛氏硬度計還具有洛氏標尺的選擇/塑膠洛氏標尺的選擇（可選配功能）/各硬度之間的硬度換算等功能。
洛氏硬度計，採取試樣品表面粗糙度要求小於或等於0.8μm
布氏硬度計
顯微硬度計
顯微硬度計是採用精密機械技術和光電技術的新型顯微維氏和努氏硬度測試儀器.它具有良好的可靠性，可操作性和直觀性.顯微硬度計外觀新穎，採用微機控制，通過軟體可選擇維氏和努氏硬度的測量、能調節測量光源的強弱，並能預置試驗力保持時間，採用LCD顯示屏，通過操作控制鍵可選擇硬度標尺HV或HK、試驗力、保荷時間、光源亮度可以無級調節.用測微目鏡測得對角線長度D1和D2值，按鍵輸入後即可在LCD上顯示硬度值，操作簡便.通過面板輸入測量壓痕對角線長度、螢幕直接讀出硬度值，簡便了查表的繁瑣.顯微硬度計採用獨特的壓痕測量轉換和測微目鏡一次測量讀數機構.使用方便，測量精度高.顯微硬度計還可根據用戶特殊要求配製攝影裝置，能對所測壓痕和材料金相組織進行拍攝.廣泛套用於測定微小、薄形試件、表面滲鍍層等試件的顯微硬度和測定玻璃、陶瓷、瑪瑙、人造寶石等較脆而又硬的材料的努氏硬度，是科研機構、工廠及質監部門進行材料研究和檢測的理想硬度測試儀器。
維氏和努氏硬度測試儀器
適用範圍：熱處理、碳化、淬火硬化層，表面覆層，鋼，有色金屬和微小及薄形零件等。
觸控螢幕顯微硬度計
在硬度檢測方面最重要的發展就是採用了觸屏技術，而10年之前硬度試驗的重點還在改進微處理器的控制上面，這一方面已有了很大改進，觸屏技術的出現徹底打破了硬度測試儀器在獲取和分析試驗結果及相關數據方面的限制。
這些性能很有實際意義，許多生產廠商認為：硬度和裝配、精加工工序一樣是決定零件質量的重要因素。
在操作水平上，觸屏技術可更簡單、更經濟地實現檢驗過程的記錄、顯示、控制和數據的存儲。
實際上，蓋板就是在兩層塑膠薄膜之間嵌人一個 8 ×8的矩陣塊共6 4個觸點 ，手指按在任何一個觸點或一群觸點上，壓力通過傳導墨跡作為一種信號傳給儀器內置的軟體。可重新定義這6 4 個觸點，它們可以單個或任意組合操作。在某個允許的極限內，只需單擊一下，這6 4個點即可象一個觸點一樣覆蓋整個屏區。
觸控螢幕自動轉塔數顯顯微硬度計特點：
·先進的LCD全觸控螢幕顯示鍵盤任意控制操作
·適合中國和國際使用的中英文操作軟體的選擇
· 數據處理列印和RS232輸出
·測試時間的日期與時間設定
· 顯微維氏與克氏硬度測試可自動選擇
邵氏硬度計
邵氏硬度計本硬度計（橡膠硬度計）能快速測定塑膠、橡膠、合成樹脂等的邵氏硬度。具有結構簡單、使用方便、型小體輕、讀數直觀等特點，既可以隨身攜帶手持測量，也可以裝置在配套生產的同型號定荷架上定荷測定。本儀器執行JB6148-92標準。
二、 主要參數
1.刻度盤值：0-100HA
2.壓針行程範圍：0-2.5mm
3.壓針端部壓力：0.055N-8.06N
4.壓針頂端直徑：0.79mm±0.03mm
巴氏硬度計
巴柯爾 (Barcol) 硬度 ( 簡稱巴氏硬度 ) 最早由美國Barber-Colman 公司提出，是近代國際上廣泛採用的一種硬度計類，以特定壓頭在標準彈簧的壓力作用下壓入試樣，以壓痕的深淺表征試樣的硬度。巴柯爾硬度計（巴氏硬度計）作為 專門測量玻璃鋼製品、增強或非增強硬塑膠、鋁及鋁合金、黃銅、紫銅等較軟金屬硬度的專用檢測工具 （ 特別 適用於玻璃鋼製品 ），已被大多數國家或國際組織認可。美國材料試驗協會（ ASTM ）、日本工業規範（ JIS ）、中國等國家相繼制定 《用巴柯爾硬度計測量玻璃鋼（ GRP ）硬度試驗方法》 的國家標準。因此，巴柯爾硬度計是各生產單位、計量部門在質量認證、質量監控、計量測試等方面首選的專用檢測儀器。
果實硬度計
測量範圍：0-5kg（0-12lb）
附屬檔案：2個金屬探頭，8mm和11mm；削皮刀
可選配件：
可單獨選購測量微小水果的小直徑探頭（可提供的直徑為Φ1mm，Φ1.5mm，Φ2mm，Φ2.5mm，Φ3mm），可任意選擇其中一種或者多種；水果硬度計台（配合水果硬度計台效果更好，測量更精準）
內孔硬度計
型號 測試直徑 測孔深度 精度
N6N 35-110mm 120mm 1
N6P 35-110mm 400mm ±2HRC≥20≤50
N6R 35-110mm 900mm ±21.5HRC≥50≤60
20,25,30,35,40,45,50,55,60,62/63,65
伸入深度(mm) 400
自動轉塔數顯維氏硬度計
一.適用範圍：
熱處理、碳化、淬火硬化層，表面覆層，鋼，有色金屬，4微小及薄形零件等。
三.技術數據：
試驗力
2.94N0.3Kgf、4.9N0.5Kgf、16.80N1Kgf、19.6N2.0Kgf、
29.4N3.0Kgf、49.0N5.0Kgf
轉換標尺 洛氏、表面洛氏、布氏
最小測量單位 0.062μm
總放大倍數100×（觀察）200×（測量）總放大倍數
加荷控制 自動（加荷、保荷、卸荷）
儀器重量35kg
試件最大高度 160mm
電源 AC220V±5,50~60HZ
測量對象
鋼和鑄鋼、合金工具鋼、不鏽鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋁合金、銅鋅合金（黃銅）、銅錫合金（青銅）、純銅、鍛鋼、熱處理、碳化、淬火硬化層，表面覆層，鋼，有色金屬和微小及薄形零件、橡膠、塑膠、IC薄片、珠寶等
硬度計注意事項
除了各種硬度計使用時特殊注意事項外，還有一些共同的應注意的問題，現列舉如下：
1、硬度計本身會產生兩種誤差：一是其零件的變形、移動造成的誤差；二是硬度參數超出規定標準所造成的誤差。對第二種誤差，在測量前需用標準塊對硬度計進行校準。對洛氏硬度計校正結果，差值在±1之內合格。差值在±2之內的穩定數值，可以給出修正值。差值在±2範圍之外時則必需對硬度計進行校正維修或換其他硬度測試法測定。
2、洛氏硬度各標度有一事實上的適用範圍，要根據規定正確選用。例如，硬度高於HRB100時，應採用HRC標度進行測試；硬度低於HRC20時套用HRB標度進行測試。因為超出其規定的測試範圍時，硬度計的精確度及靈敏度較差，硬度值不準確，不宜使用。其他硬度測試法也都規定有相應的校正標準。校準硬度計用的標準塊不能兩面使用，因標準面與背面硬度不一定一致。一般規定標準塊自標定日起一年內有效。
3、在更換壓頭或砧座時，注意接觸部位要擦乾淨。換好後，要用一定硬度的鋼樣測試幾次，直到連續兩次所得硬度值相同為止。目的是使壓頭或砧座與試驗機接觸部分壓緊，接觸良好，以免影響試驗結果的準確性。
4、硬度計調整後，開始測量硬度時，第一個測試點不用。因怕試樣與砧座接觸不好，測得的值不準確。待第一點測試完，硬度計處於正常運行機制狀態後再對試樣進行正式測試，記錄測得的硬度值。
5、在試件允許的情況下，一般選不同部位至少測試三個硬度值，取平均值，取平均值作為試件的硬度值。
6、對形狀複雜的試件要採用相應形狀的墊塊，固定後方可測試。對圓試件一般要放在V形槽中測試。
7、載入前要檢查載入手柄是否放在卸載位，載入時動作要輕穩，不要用力太猛。載入完畢載入手柄應放在卸載位置，以免儀器長期處於負荷狀態，發生塑性變形，影響測量精確度。
8、維氏、洛氏硬度
9、硬度：是材料抵抗局部塑性變形的能力，多用壓入法測定。
註：各硬度值相互之間不能直接比較，只能通過硬度對照表換算。
硬度相關計算
布氏硬度
1.測試用壓頭：直徑為D的鋼球或硬質合金球；
2.適用範圍：對金屬來講，只適用於測定退火、正火、調質鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。
3.優點：測量誤差小，數據穩定；
4.缺點：壓痕大，不能用於太薄件或成品件。
5、布氏硬度計外形設計上美觀大方，有使用簡單方便，免計算查表等特點方便了廣大用戶的使用。布氏硬度試驗是所有硬度試驗中壓痕最大的一種試驗法，它能反映出材料的綜合性能，不受試樣組織顯微偏析及成分不均勻的影響，所以它是一種精度較高的硬度試驗法。
技術參數：
總試驗力（N）：612.5,980,1225
布氏硬度試驗（N）：1837.5,2450,4900,7350,9800,14700,29400
硬度測量範圍：8-650HBW（硬質合金鋼球）
顯微鏡放大倍率：20X
試件允許最大高度（mm）：220
壓頭中心到機身距離（mm）：135
布氏硬度計電源電壓：AC220V/50HZ
洛氏硬度
1.洛氏硬度的分類及適用範圍：根據壓頭的材料及壓頭所加的負荷不同，洛氏硬度可分為：HRA、HRB、HRC。HRA 適用於測量硬質合金、表面淬火層或滲碳層；HRB 適用於測量有色金屬和退火、正火鋼等；HRC 適用於調質鋼、淬火鋼等。
2.洛氏硬度的優點：操作簡單、壓痕小、適用範圍廣；
4、洛氏硬度計是一款手動加卸試驗力的洛氏硬度計，適用黑色金屬、有色金屬的洛氏硬度測定。廣泛適用於工廠車間和計量部門。
技術參數：
初試驗力（N）：98
總試驗力（N）：588,980,1471
硬度示值讀數方式：表式
試件允許最大高度（mm）：170
壓頭中心到機身距離（mm）：140
硬度測試範圍：
（20-88）HRA
（20-100）HRB
（20-70）HRC
維氏硬度
1.測試用壓頭：金剛石四方角錐體，所加負荷較小；
2.維氏硬度的優點：保留了布氏硬度和洛氏硬度的優點，既可測量由極軟到極硬的材料的硬度，又能相互比較。
維氏硬度計內置硬度計算器，可通過輸入壓痕對角線長度，直接在LCD螢幕上顯示硬度值。
技術參數：
顯微硬度標尺：HV0.2,HV0.5,HV1.0,HV2.0,HV3.0,HV5.0
顯示：保持時間，硬度值，試驗力
試驗力（kgf）：0.2 - 0.5 - 1.0 - 2.0 - 3.0 - 5.0
載入控制：自動（載入/保持/卸載）
試驗力保持時間（s）：1～99
試驗力選擇：外置式選力旋鈕，試驗力顯示在LCD屏上
物鏡：10×，20×
目鏡放大倍數：10×
總放大倍數（μm）：100×，200×
測量範圍（μm）：400
解析度（μm）：0.5
測量範圍：（5-3000）HV
XY試台尺寸（mm）：100×100
行程範圍（mm）：25×25
最小讀數（mm）：0.01
試件最大高度（mm）：85
輸出：內置式微打（選配）、RS232串列接口
維氏硬度計電源電壓：AC220V/50HZ
所有的硬度計都不具備防水功能
努氏硬度
努氏（Knoop）硬度試驗基本原理是將兩長棱夾角為172°30’、 短棱夾角為130°的底面為菱形的金剛石四稜錐體壓頭，在一定的試驗力作用下壓入試樣表面，保持一定的時間後，卸除試驗力，測量壓痕長對角線的長度，以試驗力除以壓痕投影面積所得的商表示努氏硬度值。
換算公式
1.洛式硬度（HRC）= 勃式硬度（BHN）/10-3
硬度測定範圍：
HS＜100
HB＜500
HRC＜70
HV＜1300
硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。
實踐證明：硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。
布氏硬度HB ：
布式硬度上限值HB650，不能高於此值。
布式硬度壓痕較大，測量值準，不適用成品和薄片，一般不歸於無損檢測一類。
布式硬度值有單位，且和抗拉強度有一定的近似關係。
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然後查表或計算。
洛氏硬度HRA，HRB，HRC：
HRB，HRC、.洛氏硬度計C標尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐，試驗載荷為一確定值，中國標準是150公斤力。
洛式硬度壓痕很小，測量值有局部性，須測數點求平均值，適用成品和薄片，歸於無損檢測一類。
洛式硬度值是“無名數”，沒有單位。因此習慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。
維氏硬度HV：
橡膠塑膠邵氏硬度HA,HD等硬度其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。
1.HRC含意是洛式硬度C標尺，
3.HRC適用範圍HRC 20--67，相當於HB225--650
若硬度高於此範圍則用洛式硬度A標尺HRA。
若硬度低於此範圍則用洛式硬度B標尺HRB。
在熱處理行業中里氏硬度計的實際套用
熱處理是提高和保證機械產品質量及可靠性、提高製造業市場競爭力的重要基礎之一，其行業水平的高低對製造業發展起著舉足輕重的作用。中國的熱處理行業除了少數廠家外，總體水平遠不能適應加入WTO後熱處理行業面臨的更激烈的市場競爭環境。在這其中，中國的熱處理檢測設備更為落後。嚴重的限制和阻礙了工藝技術的發展和造成產品質量的不穩定，更重要的是不能有效的防止產品出現不必要的質量事故。下面就機械零件、工模具熱處理後最常用的硬度測試來舉例。
硬度是衡量金屬材料軟硬的一個指標，硬度值實際上不是一個單位的物理量，它是表征著材料的彈性、塑性、形變、強化率、強度和韌性等一系列不同物理量組合的一種綜合性能指標，一般可以認為硬度是指金屬表面上不大體積內抵抗變形破裂的能力。採用攜帶型里氏硬度計進行硬度檢測的實用價值在於不必破壞工件並可成批檢驗零件，已成為產品質量檢查、制定合理工藝和分析產品質量的重要實驗方法之一。
根據對里氏硬度計的使用狀況與使用方式，里氏硬度計是壓入和回跳硬度值組合的一種測試方式，從結構上有它獨特而又廣泛的實用性，尤其是測試大中型尺寸而且形狀複雜的工件及工模具的硬度值與失效分析，具有其他類型硬度計不可替代的優勢。
結構件及模具檢測實際使用情況
1、預處理工藝後測試
2、滲碳工藝後測試
這道工藝氏齒軸與內齒圈的最終熱處理工藝，通常檢驗人員只對試樣測試HRC硬度，
然後再切開試樣做金相分析：滲層馬氏體級別、碳化物級別、形態分布、殘餘奧氏體量形態、心部馬氏體級別，再用顯微硬度計測試滲層從表層至HV550硬度為深層深度以上操作作為終檢。但從現場發生齒軸早期失效斷軸，齒部嚴重磨損的事故分析中發現，實物的硬度低於試樣的硬度，尤其常常出現深層滲碳時，原因是實物齒軸、內齒圈與試樣不是同塊料上截取下來的，也不是同一爐所做的預處理。這樣在實物與試樣滲前原始組織不同，滲後的組織與硬度有一定差異，更主要的是在整個滲碳工藝操作中，由於工件的擺放及滲碳表面積巨大的差異（化學熱處理吸收過程的相界面反應及主要因素中有一條滲入介質各組分的濃度與工件表面狀態、表面形狀、表面積大小及表面能量對化學熱處理過程有極其重要的影響）把里氏硬度計測試出的硬度與試樣上洛氏硬度計及顯微硬度計測試出的硬度相比較、加之對試樣滲層的金相組織分析結合起來，就可較快而準確的找出產生質量問題的原因。加之作必要的工藝調整，可在工件組裝前就把事故隱患消除。
二、用里氏硬度計測試硬度來分析、驗證中大型複雜結構模具工藝，
這是一支用馬氏體不鏽鋼所製作的飼料模具，主要用於生產飼料。模具上有10000～27000個孔，每小時有10噸的混合飼料粉狀物從模孔區擠出成為顆粒狀。所以環模質量與使用壽命的關鍵控制點是環模上模孔區的硬度與滲層。
由於模具尺寸大，而且模孔分布在外圓上，測試點是個曲面，孔與孔之間的間距一般有3～4mm，在這種條件下正好發揮了里氏硬度計的多樣適用性與小巧攜帶方便的特點，能夠準確的測試出模孔處實際硬度。根據實測的硬度以及對試塊所作的金相分析，可更合理的修正和制定工藝，充分發揮材料潛力，提高使用壽命。如環模一小時出10噸飼料，當延長10小時使用壽命就可出100噸飼料，會給企業帶來巨大的經濟效益。
三、工模具失效分析中里氏硬度計的作用
當用里氏硬度計對磨損區測試硬度時發現磨削的硬度值低於未使用前測試的硬度（38～42HRC）在32～34HRC範圍。這就說明在紅熱的毛坯（＞10000C）對型腔加熱的第二階段（毛坯在型腔加熱大體可分為四個階段），受熱量大約在80%～85%時，因模腔壁厚散熱慢，某些點區溫度高達6500C以上。當模具型腔因傳導受熱後溫度超過模具回火溫度，模具在工作過程中是處在繼續回火過程階段，將繼續發生組織與性能的變化，就造成了磨損區硬度值的降低而發生熱磨損，就表明5CrMnMo這種熱作模具鋼不適宜做大型模具。當選用600～6500C溫區內服役的熱作模具如3Cr2W8V，3Cr3Mo3VNb這類熱穩定性、熱強性、屈服強度的熱作模具鋼比採用5CrMnMo更適宜。
硬度計的分類套用
1、布氏硬度計：主要是用於測未經淬火的鋼材、鑄鐵、有色金屬及質軟的軸承合金材料，用HBW表示。
2、維氏硬度計：主要是用於測黑色金屬、有色金屬、硬質合金（如鋁合金）及表面滲碳、滲氮層的硬度，用HV表示。
3、洛氏硬度計：用於各種鋼材（含合金鋼、不鏽鋼）硬度的測試。這是最重要的、最常用的一類硬度計。有以下洛氏硬度計、電動洛氏硬度計、數顯洛氏硬度計、數顯表面洛氏硬度、數顯洛氏、表面洛氏硬度計。
4、布洛維硬度計即可以打布氏、維氏、洛氏三種硬度的硬度計。比較適合於開發、研究用。
5、邵氏硬度計邵氏硬度計是用來測量橡膠、泡沫、塑膠等物質硬度的儀器，主要有HA和HD兩種，前者為較軟橡膠類硬度參數，後者為較硬的橡膠或塑膠硬度參數。
7、鉛筆硬度計：這是用於塗層硬度的檢測，為將一支鉛筆夾在“小車”上，讓其在塗層上滑動，根據鉛筆的硬度和塗層上的劃痕來判斷塗層的硬度。
8、里氏硬度計：這是一種能將各種硬度值進行換算的較小型的硬度計。主要用於對金屬材料的測試，特別是對較大型的工件。
中國硬度計的發展
中國硬度計的發展時間並不長，但是取得的成績卻不小。中國硬度計生產主要集中集中於：山東、上海，其中山東主要以洛式為主，上海以維氏見長。出口方面，中國硬度計以價格優惠，穩定性高而遠銷海外。里氏硬度計作為一種快捷的硬度測試方法，相關技術取得了突飛猛進的發展，國產硬度測量儀器的測量精度和準確度已經能夠和國際領先技術水平相媲美。
國內技術如今發展已經不次於國際水平，出口產品大幅度提升，各廠家也有自己的特色，以前的同質化現象減少，整個行業生態呈現良好態勢
