硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘餘變形和反破壞的能力。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：金屬硬度
- 外文名： metal hardness
- 測試方法：靜壓法、劃痕法、回跳法等
- 注意事項：HRC含意是洛式硬度C標尺
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金屬硬度概述
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW)（參照GB/T231－1984），生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度。
洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種，它們的測量範圍和套用範圍也不同。一般生產中HRC用得最多。壓痕較小，可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。
維氏硬度以HV表示（參照GB/T4340-1999），測量極薄試樣。
金屬硬度分述
套用範圍
金屬硬度(Hardness）的代號為H。按硬度試驗方法的不同，常規表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC較為常用。
HB套用範圍較廣，HRC適用於表面高硬度材料，如熱處理硬度等。兩者區別在於硬度計之測頭不同，布氏硬度計之測頭為鋼球，而洛氏硬度計之測頭為金剛石。
HV-適用於顯微鏡分析。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，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）。
HL手提式硬度計，測量方便，利用衝擊球頭衝擊硬度表面後，產生彈跳；利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與衝擊速度的比值計算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回彈速度）/ VA（衝擊速度）。
攜帶型里氏硬度計用里氏（HL）測量後可以轉化為：布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）測量硬度值。
布氏硬度
布氏硬度（HB）一般用於材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵。洛氏硬度（HRC）一般用於硬度較高的材料，如熱處理後的硬度等等。
布式硬度（HB）是以一定大小的試驗載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規定時間，然後卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：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）。
洛式硬度
洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。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）。
維氏硬度
無縫鋼管維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法，可用於測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點，而克服了它們的基本缺點，但不如洛氏法簡便，維氏法在鋼管標準中很少用。
注意事項
⒈HRC含意是洛式硬度C標尺。
⒉HRC和HB在生產中的套用都很廣泛。
⒊HRC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，布式硬度上限值HB650，不能高於此值。
⒋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150千克力。
布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球（HBS）或硬質合金球（HBW），試驗載荷隨球直徑不同而不同，從3000到31.25千克力。
⒌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。
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。
⒍洛式硬度的硬度值是一無名數，沒有單位。（因此習慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。）
布式硬度的硬度值有單位，且和抗拉強度有一定的近似關係。
⒎洛式硬度直接在錶盤上顯示、也可以數字顯示，操作方便，快捷直觀，適用於大量生產中。
布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然後查表或計算，操作較繁瑣。
⒏在一定條件下，HB與HRC可以查表互換。其心算公式可大概記為：1HRC≈1/10HB。
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。
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。
