硬度指標

硬度表示材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。一般硬度越高，材料的耐磨性越好。硬度不是一個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。

基本介紹

• 中文名：硬度指標
• 表示：材料抵抗硬物壓入其表面的能力
• 屬於：綜合指標
• 常用的指標：布氏硬度等

常用的硬度指標

常用的硬度指標有：布氏硬度（HB），洛氏硬度（HR），維氏硬度（HV），一下分別介紹。

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)。

測定布氏硬度較準確可靠，布氏硬度範圍為8~650HB。但一般HB只適用於450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對於較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中，布氏硬度用途最廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。

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。洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭，以規定的試驗力使其壓入試樣表面。試驗時，先加初試驗力，然後加主試驗力。壓入試樣表面之後卸除主試驗力，在保留初試驗力的情況下，根據試樣表面壓痕深度，確定被測金屬材料的洛氏硬度值。

洛氏硬度值由h的大小確定，壓入深度h越大，硬度越低；反之，則硬度越高。一般說來，按照人們習慣上的概念，數值越大，硬度越高。因此採用一個常數c減去h來表示硬度的高低。並用每0.002㎜的壓痕深度為一個硬度單位。由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值，用符號HR表示。

由此獲得的洛氏硬度值HR為一無名數，試驗時一般由試驗機指示器上直接讀出。

根據試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：

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）。

洛氏硬度的三種標尺中，以HRC套用最多，一般經淬火處理的鋼或工具都採用HRC測量。在中等硬度情況下，洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間關係約為1：10，如40HRC 相當於400HBS 。如50HRC，表示用HRC標尺測定的洛氏硬度值為50。硬度值應在有效測量範圍內（HRC為20－70）為有效。

維氏硬度（HV）

維氏硬度試驗原理與布氏硬度相似，也是根據壓痕單位表面積上的試驗力大小來計算硬度值。區別在於壓頭採用錐面夾角為136°的金剛石正四稜錐體，將其以選定的試驗力壓入試樣表面，按規定保持一定時間後卸除試驗力，通過測量壓痕的對角線長可以計算出壓痕的表面積，試驗力與壓痕的表面積相除得到的商就是維氏硬度值。

維氏硬度法適用範圍寬，尤其適用於測定金屬鍍層、薄片金屬及化學熱處理後的表面硬度，其結果精確可靠。當試驗力小於0.2 kgf　（1.961N）時，可用於測量金相組織中不同相的硬度。

試驗優缺點

優點：①與布氏、洛氏硬度試驗比較，維氏硬度試驗不存在試驗力與壓頭直徑有一定比例關係的約束； ②不存在壓頭變形問題； ③壓痕輪廓清晰，採用對角線長度計量，精確可靠，硬度值誤差較小。

缺點：其硬度值需要先測量對角線長度，然後經計算或查表確定，故效率不如洛氏硬度試驗高。根據壓頭形狀、材料及載入大小的不同，硬度可有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度，它們適用於不同的材料。

肖氏硬度（HS）

肖氏硬度採用回跳實驗來確定硬度值。試驗方法如下：將撞銷從一定高度落到試樣表面，撞銷發生回跳，根據回跳的高度來確定材料的硬度值。

肖氏硬度法的優點是簡便易得，缺點是準確度稍差。