金屬硬度檢測是評價金屬力學性能最迅速、最經濟、最簡單的一種試驗方法。硬度檢測的主要目的就是測定材料的適用性，或材料為使用目的所進行的特殊硬化或軟化處理的效果。
基本介紹
- 中文名：金屬硬度檢測
- 外文名：Metal hardness test
- 套用：工業生產
- 作用：評價金屬力學性能
簡介,硬度檢測方法,
簡介
硬度是評定金屬材料力學性能最常用的指標之一。硬度的實質是材料抵抗另一較硬材料壓入的能力。對於被檢測材料而言，硬度是代表著在一定壓頭和試驗力作用下所反映出的彈性、塑性、強度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。由於通過硬度試驗可以反映金屬材料在不同的化學成分、組織結構和熱處理工藝條件下性能的差異，因此硬度試驗廣泛套用於金屬性能的檢驗、監督熱處理工藝質量和新材料的研製。
里氏硬度計
里氏硬度計金屬硬度檢測主要有兩類試驗方法。一類是靜態試驗方法，這類方法試驗力的施加是緩慢而無衝擊的。硬度的測定主要決定於壓痕的深度、壓痕投影面積或壓痕凹印面積的大小。靜態試驗方法包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏等。其中布、洛、維三種試驗方法是套用最廣的，它們是金屬硬度檢測的主要試驗方法。這裡的洛氏硬度試驗又是套用最多的，它被廣泛用於產品的檢驗，據統計，目前套用中的硬度計70%是洛氏硬度計。另一類試驗方法是動態試驗法，這類方法試驗力的施加是動態的和衝擊性的。這裡包括肖氏和里氏硬度試驗法。動態試驗法主要用於大型的，不可移動工件的硬度檢測。
下面介紹幾種
硬度檢測方法
目錄：
一、無縫鋼管的硬度計檢測方法
二、焊管的硬度檢測方法
三、馬口鐵的硬度檢測方法
四、模具硬度及模具鋼硬度的檢測方法
五、帶鋼硬度的現場檢測方法
六、熱處理工件硬度的檢測方法
七、鋁型材硬度的檢測方法
八、鑄件的硬度檢測方法
九、不鏽鋼帶硬度的檢測方法
十、不鏽鋼板硬度的檢測方法
一、無縫鋼管的硬度計檢測方法
1、無縫鋼管常用的硬度指標
無縫鋼管一般常用布氏、洛氏、維氏三種硬度指標來衡量其硬度。
1） 布氏硬度
在無縫鋼管標準中，布氏硬度用途最廣，往往以壓痕直徑來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。但是對於較硬的或較薄的鋼材的鋼管不適用。
2）洛氏硬度
無縫鋼管洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。洛氏硬度試驗是目前套用很廣的方法，其中HRC在鋼管標準中使用僅次於布氏硬度HB。洛氏硬度可適用於測定由極軟到極硬的金屬材料，它彌補了布氏法的不足，較布氏法簡便，可直接從硬度機的錶盤讀出硬度值。但是，由於其壓痕小，故硬度值不如布氏法準確。
3） 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。
2、無縫鋼管硬度檢測方法
硬度試驗是將一個硬質壓頭按規定條件緩慢壓入試樣表面、然後測試壓痕深度或尺寸，以此確定材料硬度的大小。硬度試驗是材料力學性能試驗中最簡單、最迅速、最易於實施的方法。硬度試驗是非破壞性的，材料硬度值與抗拉強度值之間有近似的換算關係。材料的硬度值可以換算成抗拉強度值，這一點具有很大的實用意義。
由於拉伸試驗不便於測試，並且由硬度換算到強度很方便，因此人們越來越多地只測試材料硬度而較少測試其強度。特別是由於硬度計製造技術的不斷進步和推陳出新，一些原來無法直接測試硬度的材料，如無縫鋼管、不鏽鋼板和不鏽鋼帶等，現在都已經可能直接測試硬度了。所以，存在一個硬度試驗逐漸代替拉伸試驗的趨勢。
在不鏽鋼材料的國家標準中大多數都同時規定了拉伸試驗和硬度試驗。對於那些不便於進行硬度試驗的材料，例如無縫鋼管就只規定了拉伸試驗。在不鏽鋼標準中，一般都規定了布、洛、維三種硬度試驗方法，測定HB、HRB（或HRC）和HV硬度值，規定三種硬度值只測其一即可。特別是本公司最新研製的攜帶型表面洛氏硬度計、管材洛氏硬度計，可以對薄至0.05mm的不鏽鋼板、不鏽鋼帶以及細至￠4.8mm的無縫鋼管進行快速、準確的硬度檢測，使得過去在國內難以解決的問題迎刃而解。
3、無縫鋼管硬度檢測工具
無縫鋼管的內徑在6.0mm以上，壁厚在13mm以下的退火無縫鋼管材，可以採用W-B75型韋氏硬度計，它測試非常快速、簡便，適於對無縫鋼管材做快速無損的合格檢驗。無縫鋼管內徑大於30mm，壁厚大於1.2mm的無縫鋼管，採用洛氏硬度計，測試HRB、HRC硬度。無縫鋼管內徑大於30mm，壁厚小於1.2mm的無縫鋼管，採用表面洛氏硬度計，測試HRT或HRN硬度。內徑小於0mm，大於4.8mm的無縫鋼管，採用管材專用洛氏硬度計，測試HR15T硬度。當無縫鋼管內徑大於26mm時，還可以用洛氏或表面洛氏硬度計測試管材內壁的硬度。
二、焊管的硬度檢測
焊管是用鋼板或鋼帶經過彎曲成型，然後經焊接製成。按焊縫形式分為直縫焊管和螺旋焊管。按用途又分為一般焊管、鍍鋅焊管、吹氧焊管、電線套管、公制焊管、托輥管、深井泵管、汽車用管、變壓器管、電焊薄壁管、電焊異型管和螺旋焊管。 一般焊管：一般焊管用來輸送低壓流體。用Q195A、Q215A、Q235A鋼製造 。也可採用易於焊接的其它軟鋼製造。鋼管要進行水壓、彎曲、壓扁等實驗，對表面質量有一定要求，通常交貨長度為4-10m，常要求定尺（或倍尺）交貨。焊管的規格用公稱口徑表示（毫米或英寸）公稱口徑與實際不同，焊管按規定壁厚有普通鋼管和加厚鋼管兩種，鋼管按管端形式又分帶螺紋和不帶螺紋兩種。
下面簡單的介紹幾種焊管的套用：
1、 一般焊管用於水、煤氣、空氣、油和取暖蒸汽等一般較低壓力流體的輸送。
2、 普通碳素鋼電線套管（GB3640-88）是工業與民用建築、安裝機器設備等電氣安裝工程中用於保護電線的鋼管。
4、 承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊管（SY5036-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經常溫螺旋成型，用雙面埋弧焊法焊接，用於承壓流體輸送的螺旋縫鋼管。鋼管承壓能力強，焊接性能好，經過各種嚴格的科學檢驗和測試，使用安全可靠。鋼管口徑大，輸送效率高，並可節約鋪設管線的投資。主要用於輸送石油、天然氣的管線。
5、 承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊管（SY5038-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經常溫螺旋成型，採用高頻搭接焊法焊接的，用於承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強，塑性好，便於焊接和加工成型；經過各種嚴格和科學檢驗和測試，使用安全可靠，鋼管口徑大，輸送效率高，並可節省鋪設管線的投資。主要用於鋪設輸送石油、天然氣等的管線。
焊管可以採用布、洛、維三種硬度試驗方法，測定HB、HRB（或HRC）和HV硬度值，三種硬度值只測其一即可。本公司最新研製的攜帶型表面洛氏硬度計、管材洛氏硬度計，可以進行快速、準確的硬度檢測，使得過去在國內難以解決的問題迎刃而解。
三、馬口鐵的硬度檢測
1、什麼是馬口鐵？
馬口鐵是表面鍍有一層錫的鐵皮，它不易生鏽，又叫鍍錫鐵。將鐵片浸到熔化的液體錫中而製得。錫是比鐵不活潑的金屬，既不被空氣氧化又不與水反應，所以有相當強的抗腐蝕能力。鐵片上鍍了一薄層錫可起良好的保護作用。但鍍層一旦被破壞後發生電化學腐蝕時，由於鐵比錫活潑，鐵將作為原電池的負極發生氧化反應而損耗，錫的存在將加快鐵的腐蝕速度，所以馬口鐵與白鐵不同，它只能在鍍層完好的情況下才有保護鐵的作用。
馬口鐵最早產于波希米亞（今捷克和斯洛伐克境內）。該地自古就盛產金屬，工藝先進，且懂得利用水力從事機器製造，從14世紀起就開始生產馬口鐵。在很長一段時期內，這裡一直是世界上馬口鐵的主要產地。當時馬口鐵主要用來製造餐具和飲具。
17世紀，英、法、瑞典都曾希望建立自己的馬口鐵工業，但由於需要大筆資金，所以遲遲未得到發展。直到1811年，布萊恩.唐金和約翰.霍爾開辦馬口鐵罐頭食品之後，馬口鐵製造才大規模發展起來。如今全世界每年產錫約25萬噸，1/3以上用來製造馬口鐵，其中大部分用於罐頭食品業。
2、馬口鐵的硬度測試
但是，測試HR30Tm硬度需要一個金剛石測砧，而國產的洛氏硬度計很少有這種配件可以選購。由於合適的金剛石測砧難以買到，台式的表面硬度計又比較貴。因此，HR30Tm硬度表示方法在國內馬口鐵行業的套用還不普遍。特別是在馬口鐵的使用廠家方面，儘管人們也意總識到馬口鐵的硬度很重要，它要關係到加工產品的質量，關係到生產效率和企業效益。但是多數企業都沒有對購進的馬口鐵材進行硬度復檢。
現在情況不同了，瀋陽天星試驗儀器有限公司已經生產出了PHR系列攜帶型表面洛氏硬度計，它的重量只有台式機的百分之一，價格只有台式機的一半，精度與台式機相同，都符合關於洛氏硬度試驗方面的國家標準GB/T 230.1-2004的規定。作為選購件，瀋陽天星公司還可提供用於測試HR30Tm硬度的金剛石點砧座，它的價格只有國內同類產品的五分之一。
測試馬口鐵的硬度，可以選用PHR-1S型表面洛氏硬度計，它的重量只有0.7kg，可以測試厚度為0.05~25mm的板帶材料，測試內徑26mm以上的管材內壁硬度，測試內徑30mm以上的管材外壁硬度。配上金剛石點砧座就可以測試馬口鐵的HR30Tm硬度。這種儀器可以方便地帶到生產現場、銷售現場和材料倉庫去使用。可以用於馬口鐵生產廠的線上質量控制，也可以用於馬口鐵使用廠的材料復檢，還可以帶到鋼材市場去選購材料。如果配上一個選購件支承座，還可以放到一個平台上（例如辦公桌）進行精確測試。
PHR-1S型表面洛氏硬度計非常適於測試馬口鐵的硬度，它的採用必定會給馬口鐵的生產和使用廠家帶來明顯效益。
四、模具硬度及模具鋼硬度的檢測方法
模具鋼是模具工業的主體材料，根據模具的服役條件、環境和狀態的不同，模具鋼應具備不同的特性。在工業生產中，模具使用壽命和製成零件的精度、質量、外觀性能，除與模具的設計技術、製造精度，以及工具機精度和製造操作有關外，正確地選用模具材料和正確地執行熱處理工藝也是至關重要的，資料顯示，模具早期失效因材料選擇不當和材料內部缺陷引起的大約點10%左右，而由熱處理不當引起的約占49%。
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標。模具在工作時的受力狀態是複雜的，如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應力作用，因此它應具有良好的阻止模具轉變成較軟或塑性狀態的能力，並且在長期工作環境下仍保持模具的形狀和尺寸精度不變。一般成品模具的硬度，冷作模具常選擇在59-60HRC，熱作模具常選擇在48HRC左右。
耐磨性也是成品模具的重要性能指標。零件成形時金屬和模具型腔表面發生相對運動，磨損了型腔表面，至使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發生變化而失效。模具的耐磨性是由模具的熱處理，特別是表面熱處理決定的，評估模具耐磨性好壞的主要依據是硬度。
中國標準GB/T1298-1986《碳素工具鋼技術條件》規定，退火狀態供貨鋼材，對於T7-T13各種不同牌號，硬度值應分別小於187-217HBS，試樣淬火硬度大於62HRC。
中國標準GB/T1299-2000《合金工具鋼》規定，退火狀態供貨的鋼材，對於不同的牌號，硬度值應小於某個數值或在某個硬度區間內，例如：9SiCr硬度為197-241HBW，Cr12硬度為217-269HBW，Cr5Mo1V硬度≤255HBW。試樣淬火硬度根據不同的牌號，一般在53-64HRC之間。
中國標準GB/T9943-1988《高速工具鋼棒技術條件》規定，退火鋼材硬度應小於255-285HBS，淬火回火鋼材硬度應大於63-66HRC。
近年來，里氏硬度計被廣泛套用，它測試快速，方便，測試值可自動轉換成布氏硬度值，因此得到一定程度的套用。但是里氏硬度計採用的是動態硬度測試原理，影響儀器準確性的因素較多，對材料表面光潔度的要求也很高，硬度值轉換的誤差也較大，因此，其精度儘管常常高於簡易攜帶型布氏硬度計和錘擊式布氏硬度計，但是還要遠低於常規的布氏和洛氏硬度計。好在模具鋼材對硬度測試的精度要求也不高。
瀋陽天星試驗儀器有限公司正在研製一種新型PHB150及PHB300型攜帶型布氏硬度計，這種儀器以剪力銷控制試驗力的大小，試驗力的誤差可控制在±2%以內。布氏硬度測試精度略低於台式布氏硬度計，而遠高於上述幾種硬度計。儀器主要結構是一個C型框架，C型框架的開口尺寸是150mm及300mm，被測鋼材只要能放到儀器開口之內都可以在現場快速測試布氏硬度。儀器試驗力是1580kg，壓頭球直徑是Φ7.26mm，F/D2值等於30，試驗條件相當於3000kg力和10mm球。
當模具鋼塊的厚度大於150mm或300mm時，儀器的測試頭還可以取下來當作錘擊式布氏硬度計使用。它只要接觸鋼塊的一側就可以測試，可以測試任意大的模具鋼塊。測試精度遠高於現有的錘擊式布氏硬度計。
瀋陽天星試驗儀器有限公司剛剛研製成功的PHR系列大型攜帶型洛氏硬度計也可以用於模具鋼材的硬度檢測，供貨狀態的模具鋼硬度在187-285HBS之間，可以用洛氏硬度計的HRB及HRC標尺來測試。測試後經查表將洛氏硬度值換算成布氏硬度值，仍然具有相當高的精度。這種洛氏硬度計也是採用了一個C型架結構，C型架開口尺寸為200mm和500mm，模具鋼的厚度只要小於這個尺寸就可以測試，儀器測試精度可以達到1.0HRC，換算成布氏硬度的誤差大約是5-7HBS。
完成了機械加工的模具鋼材料要進行淬火回火處理，再經過精磨和拋光就可成為成品模具。淬火回火處理後的模具硬度檢測更為重要，因為這時的材料硬度是一個非常重要的質量指標，它在很大程度上決定了成品模具的使用壽命。
淬火回火的模具鋼材料要求使用洛氏硬度計、測試HRC洛氏硬度。模具鋼成品需要具有足夠的硬度，同時還要有一定的韌性，而硬度和韌性是一對矛盾，為了在具有合理韌性的條件下，便模具具有較高的硬度，最佳的硬度值就會被限制在一個比較窄的範圍內，通常只有2-3個HRC單位。
半成品模具的硬度測試是一個難於解決的問題。一直沒有一個較為理想的解決方案。只有少數體積和重量較小的模具可以搬到台式洛氏硬度計上測試。而大多數情況下的通常做法是，在近似相同的工藝條件下製作一個工藝試片，用工藝試片的硬度代表模具的硬度，然而二者之間常常還存在較大的差異，這種方法也不夠理想。
里氏硬度計為半成品模具的硬度測試提供了一個解決方案，可以通過測試模具的里氏硬度，然後換算成HRC洛氏硬度。儘管里氏硬度計誤差較大，但是還是目前模具行業套用最為普遍的硬度測試方法，據了解，里氏硬度計套用最廣泛的領域就是模具行業。如前面所述，半成品模具合理的硬度範圍是比較窄的，里氏硬度計不能滿足這樣的精度要求。但是這就是目前模具行業的現狀，沒有更好的解決辦法。
瀋陽天星試驗儀器有限公司剛剛研製成功的大型攜帶型洛氏硬度計生逢其時，恰好可以解決上述問題。這種儀器使用起來簡單方便，精度可達到±1.0HRC，遠高於里氏硬度計。儀器開口尺寸目前是200mm和500mm（國外同類儀器的最大尺寸只有200mm）。實測數據表明，儀器的測試精度與C型框架的大小無關。原則上可以製造開口尺寸更大的儀器，屆時更大的模具也可以用這種儀器測試。
許多模具真正需要測試硬度的型腔距模具邊緣要有一定的距離，為了適應模具行業的這一特點，PHR系列大型洛氏硬度計在設計時特別加大了C型框架的深度，最大深度可達到300mm，這樣只要模具的型腔距模具邊緣的距離小於300mm，就都可以使用這種儀器。
滲碳層通常較厚。當滲碳層厚度大於0.8mm時，可直接用洛氏硬度計，測試HRC硬度。當滲碳層厚度在0.5-0.8mm時，可以採用洛氏硬度計的A標尺。A標尺的試驗力較小，只有60kg（C標尺試驗力是150kg），可以在模具表面壓一個較淺的壓痕，不至於將硬化層壓透，硬度測試更準確。測得的HRA硬度值可方便地通過查表換算成HRC硬度值。
滲氮層通常較薄，滲層厚度大於0.2mm的模具可以用表面洛氏硬度計，厚度小於0.2mm的模具就只能利用工藝試片了，在近似相同的工藝條件下做一塊試片，以試片的硬度代表滲氮層的硬度。這個試片可以在小負荷維氏硬度計上測出表層硬度。
硬度是模具鋼最重要的性能。模具的熱處理質量和使用性能通常都是以硬度作為判斷的依據。為了照顧到韌性等其他性能，模具硬度的最佳範圍是一個比較窄的區間，通常只有2-4個HRC單位。因此，如何能在現場使用攜帶型儀器快速、精確地測試模具硬度在模具製造和使用單位具有十分重要的意義。它可以提升模具產品的質量，提升模具製造的技術水平，延長模具壽命。
瀋陽天星試驗儀器有限公司生產的PHR系列大型攜帶型洛氏硬度計可以現場快速測試模具鋼及模具硬度，儀器操作簡單方便，具有相當高的測試精度，是各種大中型模具的生產和使用中應該優先用的硬度檢測儀器。
五、帶鋼硬度的現場檢測方法
帶鋼包括冷軋帶鋼、光亮帶鋼、不鏽鋼帶、鍍鋅鋼帶、鍍錫鋼帶等，這些帶鋼產品在冷軋之後都要進行退火處理，多數產品還要根據退火程度按硬度進行分級，不同的後續加工需要採用不用硬度級別的帶鋼材料。退火硬度的檢測在這些帶鋼產品生產和使用中具有十分重要的意義。
以往帶鋼硬度的檢測都是要在帶鋼卷上截取樣品後送到實驗室進行硬度檢測。這種方法麻煩，費時並且遠離現場。
瀋陽天星試驗儀器有限公司生產的PHR系列攜帶型洛氏硬度計和表面洛氏硬度計十分便於在工廠現場使用。它不必取樣，不必垂直加力，可在帶鋼卷或退火爐旁直接測試，可在材料倉庫或銷售現場直接測試。一次測試只要10秒鐘時間。其測量精度與台式洛氏硬度計相同。這種儀器的採用會給帶鋼的生產、銷售和使用單位帶來很大方便。
瀋陽天星試驗儀器有限公司生產的W－B75型攜帶型韋氏硬度計是一種更加方便的硬度檢測儀器，它可以在生產線上對運動中的帶鋼產品進行快速的硬度檢測，測試過程只需要1秒鐘時間，儘管這種儀器的解析度不高，但是進行帶鋼硬度合格判定和硬度級別判定已經能夠滿足要求。這種儀器的採用對於帶鋼加工具有十分重要的意義。
六、熱處理工件硬度的檢測方法
1、 表面淬火回火熱處理
表面淬火,回火熱處理通常用感應加熱或火焰加熱的方式進行。主要技術參數是表面硬度、局部硬度和有效硬化層深度。硬度檢測可採用維氏硬度計，也可採用洛氏或表面洛氏硬度計。試驗力（標尺）的選擇與有效硬化層深度和工件表面硬度有關。這裡涉及到三種硬度計。
維氏硬度計是測試熱處理工件表面硬度的重要手段，它可選用0.5～100kg的試驗力，測試薄至0.05mm厚的表面硬化層，它的精度是最高的，可分辨出熱處理工件表面硬度的微小差別。另外，有效硬化層深度也要由維氏硬度計來檢測，所以，對於進行表面熱處理加工或大量使用表面熱處理工件的單位，配備一台維氏硬度計是有必要的。
表面洛氏硬度計也是十分適於測試表面淬火工件硬度的，表面洛氏硬度計有三種標尺可以選擇。可以測試有效硬化深度超過0.1mm的各種表面硬化工件。儘管表面洛氏硬度計的精度沒有維氏硬度計高，但是作為熱處理工廠質量管理和合格檢查的檢測手段，已經能夠滿足要求。況且它還具有操作簡單、使用方便、價格較低，測量迅速、可直接讀取硬度值等特點，利用表面洛氏硬度計可對成批的表面熱處理工件進行快速無損的逐件檢測。這一點對於金屬加工和機械製造工廠具有重要意義。
維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值可以方便地進行相互換算，轉換成標準、圖紙或用戶需要的硬度值。相應的換算表在國際標準ISO、美國標準ASTM和中國標準GB/T中都已給出。在瀋陽天星網站的技術資料欄目中這三種換算表都可以找到。
2、化學熱處理
3、局部熱處理
零件如果局部硬度要求較高，可用感應加熱等方式進行局部淬火熱處理，這樣的零件通常要在圖紙上標出局部淬火熱處理的位置和局部硬度值。零件的硬度檢測要在指定區域內進行。硬度檢測儀器可採用洛氏硬度計，測試HRC硬度值，如熱處理硬化層較淺，可採用表面洛氏硬度計，測試HRN硬度值。
七、鋁型材硬度的檢測方法
鋁型材硬度一般用韋氏硬度計檢測。國家標準GB5237-2004規定6063鋁型材硬度應大於8HW，6061鋁型材硬度應大於10HW。中國有色金屬標準YB/T420-2000規定了鋁型材韋氏硬度檢測方法。
用於鋁型材檢測的W－20型韋氏硬度計是一種小型攜帶型儀器，用於快速方便地測量鋁型材、管材、板材的硬度。特別適用於在生產現場、銷售現場或施工現場對鋁型材產品進行快速非破壞性的硬度檢查。本儀器已通過國家技術監督部門的性能試驗，獲得計量器具製造許可證。許可證編號：遼制01030012。
W－20型韋氏硬度計是中國有色金屬行業標準YS/T420－2000認可的兩種儀器之一，該儀器已套用於國內大多數鋁型材廠和許多門窗幕牆企業、鋁型材使用單位及工程質檢技術監督部門。
1、用 途
1） 確定鋁型材有無熱處理，檢查熱處理效果，判定鋁型材力學性能是否合格。
2）確定鋁型材是否為不適當的合金加工而成，判定鋁型材合金成分是否合格。
3）測量不便送到實驗室的過長、過重工件或裝配件。
2、主要特點
1）體積小，重量輕，可單手操作，便於攜帶。
2）能測量多種鋁型材外形。
3）操作簡單，操作技能對讀數無影響。
4）讀數方便，可方便地換算成其它硬度值。
3、測量範圍
主要用於測量鋁型材和鋁合金材料，也可測量銅合金材料。其測量範圍相當於：
鋁型材 ：24～110HRE
銅合金 ：60～90 HRF
八、鑄件的硬度檢測方法
鑄造業是機械行業的一個重要分支，由於石墨的存在賦予鑄鐵優良的鑄造性能、切削加工性能、減磨性能、減振性能以及低的缺口敏感性。而且鑄造生產設備簡單, 製造成本低，因而在工業生產中得到廣泛套用。在各類機械產品中，按質量計算，鑄件所占比例高達50%以上。
鑄造件第一位的質量指標就是力學性能，測試工件力學性能的方法主要有兩個，其一是拉伸試驗，其二是硬度試驗。拉伸試驗測試的是工件的抗拉強度，屈服強度和伸長率，而硬度試驗反映的是在各自規定的條件下材料彈性、塑性、強度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。在美國鑄件標準中幾乎每一種產品都規定了拉伸試驗。多數產品規定了硬度試驗。
拉伸試驗設備複雜，投資較高，需要專業人員，需要製備試樣，試驗效率低，成本高。硬度試驗設備簡單，易於掌握，壓痕很小，可視為無損檢測，可直接測試成品或半成品工件。測試效率高，可用於對成批工件的逐件檢測。隨著硬度計製造技術的進步，各種攜帶型儀器，特別是高精度攜帶型儀器不斷出現，使得硬度測試實現了簡單、快捷和精確。使現場硬度檢測，生產線上的硬度控制及大工件的精確硬度檢測成為可能。
硬度試驗和拉伸試驗基本上都是檢測金屬抵抗塑性變形的能力。兩種試驗在某種程度上是檢測金屬相似的特性。二者的試驗結果是完全可以相互比較的，對於多數金屬材料，硬度值和抗拉強度值是可以通過查表相互換算的。因此在測試材料力學性能時，人們越來越多地選擇採用硬度試驗，而較少選用拉伸試驗。
作者研究整理了美國標準ASTM中關於鑄件硬度要求的規定。
本文主要有兩部分內容，第一，美國標準ASTM中典型鑄造產品關於硬度要求方面的規定。第二，在鑄造產品檢測中硬度計的選用方法。
1、美國標準ASTM中關於鑄件硬度的要求
1）灰口鐵鑄件（ASTM A48-92）
適用於主要考慮抗拉強度的一般工程用灰口鐵鑄件，鑄件根據不同鑄造試棒的抗拉強度分級。在此類鑄鐵件中，化學成分相對於抗拉強度來說是次要的。
鑄件在訂貨或生產時，根據單獨鑄造的試樣性能分成若干個等級，每一等級採用一個數字後接一字母表示，數字表示單獨鑄造試棒的最小抗拉強度，字母表示試棒的規格。例如：
灰口鐵鑄件，ASTM A48，30B級表示按標準ASTM A48生產的，最小抗拉強度為30千磅/英寸2（207MPa），試棒的公稱直徑為1.2英寸（30.5mm）。
2）機動車用灰口鐵鑄件（ASTM A159-88）
訂貨契約應包括如下條款：
· 是否需要特殊熱處理。
· 進行硬度試驗的表面。
· 所要求的表面硬化深度和表面硬度。
硬度要求：
鑄造廠應採取必要的控制和檢驗技術以保證鑄件符合所規定的硬度範圍，· 布氏硬度按ASTM E10試驗方法，· 在鑄件表面已經去除足夠厚度的材料後測試，· 以保證硬度讀數的代表性。除另有協定外，· 應採用10毫米的鋼球和3000公斤負荷。在鑄件上檢測硬度的面積及其位置應由供需雙方商定，· 並在圖紙上標· 出。
牌號 鑄件的硬度範圍及布氏壓痕直徑 說明
G1800
G2500
G3000
G3500
G4000 HB187最大
4.4BID最小或按協定
HB170-229
4.6—4.0BID或按協定
HB187-241
4.4—3.9BID或按協定
HB207-255
4.2—3.8BID或按協定
HB217-269
珠光體——鐵素體
珠光體
珠光體
珠光體
重負荷下的制動器圓轂和離合器磨擦片的牌號與硬度要求如下：
牌號 碳，最小 鑄件的硬度及壓痕直徑
G2500a
G3500b
G3500c 3.40
3.40
3.50 HB170—229 4.6—4.0BID或按協定
HB207—255 4.2—3.8BID或按協定
HB207—255 4.2—3.8BID或按協定
合金灰口鐵機動車凸輪軸的牌號為G4000d，鑄件硬度——按照供需雙方的商定，在支撐面上測定的硬度為241-321HB。
3）球墨鑄鐵鑄件（ASTM A536-84）
適用於由球墨鑄鐵製作的鑄件，這種鑄鐵含有球狀石墨，基本上沒有其他形式的石墨。
牌號：80-55-06
代表抗拉強度80000磅/英寸2（552MPa），屈服強度55000磅/英寸2（379MPa），延伸率6.0%（2英寸或50mm）。
在契約或訂貨單中有規定時，鑄件應滿足硬度、化學成分、顯微組織……等要求。
4）奧氏體球墨鑄鐵鑄件（ASTM A439-89）
適用於主要用於耐熱、耐腐蝕和耐磨的奧氏體球墨鑄鐵件。鑄件應進行消除應力、穩定性處理或退火等熱處理。鑄件的硬度要求如下：
性能 牌 號
D-2 D-2B D-2C D-3 D-3A D-4 D-5 D-5B D-5S
性 能
屈服強度（0.2%殘餘伸長），不小於，千磅/英寸2（兆帕） 30（207） 30（207） 28（193） 30（207） 30（207） … 30（207） 30（207） 30（207）
2英寸或50mm的伸長率，不小於，% 8.0 7.0 20.0 6.0 10.0 … 20.0 6.0 10
布氏硬度HB(3000公斤) 139-202 148-211 121-171 139-202 139-193 202-273 131-185 139-193 131-193
5）等溫淬火球墨鐵鑄件（ASTM A897M-90）
適用於需要進行等溫淬火熱處理的球墨鐵鑄件。等溫淬火可以使同一鑄件的不同部位或同一爐鐵水鑄成的不同鑄件間的力學性能差異縮小。套用等溫淬火熱處理可以擴大在球墨鑄鐵件上可得到的性能範圍。各牌號鑄件的力學性能要求如下：
牌號
850/550/10 牌號
1050/700/7 牌號
1200/850/4 牌號
1400/1100/1 牌號
1600/1300/-
屈服強度最小，兆帕
550
10
100
269-321 1050
700
7
80
302-363 1200
850
4
60
341-444 1400
1100
1
35
388-477 1600
1300
…
…
444-555
適用於高溫承壓用的球墨鑄鐵製造的閥門、法蘭盤、管配件、泵和其他管道配件。
訂貨契約中應包括熱處理要求。
鑄件的硬度要求如下：
鑄件和試樣的硬度應在下列範圍：
布氏硬度、3000kg力/10mm球，HB143-187。
7）珠光體可鍛鑄件（ASTM A220 M-88）
適用於從常溫到400℃條件下工作的一般工程用珠光體可鍛鑄鐵鑄件。
如果購貨契約要求進行硬度試驗，則應說明可以接受的硬度範圍，試驗部位應清晰地示於附圖上。
只要有可能，就應採用ASTM E10規定的布氏硬度試驗方法。並且應儘量採用3000kg力/10mm球的試驗條件，如果由於工件尺寸或形狀不允許，則可採用1500kg力/10mm球。在不能採用布氏硬度計的特殊情況下，可按照ASTM E18的規定，採用洛氏硬度試驗方法來代替。各級別珠光體可鍛鑄鐵件的力學性能如下：
拉伸試驗要求 典型硬度範圍
級別 抗拉強度
MPa 屈服強度
MPa 伸長率
% 典型硬度
HB 典型壓痕直徑
毫米
280M10
310M8
310M6
340M5
410M4
480M3
550M2
620M1 400
450
450
480
550
590
650
720 280
310
310
340
410
480
550
620 10
8
6
5
4
3
2
1 149-197
156-197
156-207
179-229
197-241
217-269
241-285
269-321 4.3-4.9
4.3-4.8
4.2-4.8
4.0-4.5
3.9-4.3
3.7-4.1
3.6-3.9
3.4-3.7
8）鐵素體可鍛鑄鐵鑄件（ASTM A47M-90）
適用於常溫到400℃條件下工作的一般工程用鐵素體可鍛鑄鐵鑄件。
典型零件抗拉試驗及硬度要求如下：
拉伸試驗要求 典型硬度
級別 抗拉強度最小
MPa 屈服強度最小
MPa 伸長率（50毫米標距），最小，% 最大硬度
HB 壓痕直徑
毫米
22010 340 220 10 156 4.8
9）汽車用可鍛鑄鐵鑄件（ASTM A602-87）
硬度要求
鑄件應實行必要的控制和檢驗工序以保證符合規定的硬度範圍。硬度讀數應按照ASTM E10，從鑄件表面清除足夠厚度的材料之後測取，以保證硬度值的代表性。應由供需雙方協商一致並按圖紙所示，確定鑄件檢查硬度的表面或區域。鑄件力學性能如下：
牌號 硬度範圍 熱處理 抗拉強度
磅/英寸2
（兆帕） 延伸率
2英寸或50毫米% 彈性模數
百萬磅/英寸2
（兆帕）
F3210
M4504
M5003
M5503
M7002
M8501 ≤156HB
≥4.8BID
163-217HB
4.7-4.1BID
187-241HB
4.4-3.9BID
187-241HB
4.4-3.9BID
229-269HB
4.0-3.7BID
269-302HB
3.7-3.5BID 退火
空氣淬火或液體淬火和回火
空氣淬火或液體淬火和回火
液體淬火和回火
液體淬火和回火
液體淬火和回火
50000
(345)
65000
(448)
75000
(517)
75000
(517)
90000
(621)
105000
(724) 32000
(221)
45000
(310)
50000
(345)
55000
(379)
70000
(483)
85000
(586) 10
4
3
3
2
1 25
（172）
26
（179）
26
（179）
26
（179）
26
（179）
26
（179）
10）耐磨鑄鐵（ASTM A532/A532M-87）
本標準適用於一組合金化的白口鑄鐵，以保證在採礦、選礦、泥土裝卸和製造工業中套用時的高耐磨性。
Ⅱ級和Ⅲ級合金經常按熱處理狀態訂貨，最大硬度為400HB。
硬度測試可在鑄件原始表面的任何部位進行。壓痕可在鑄件的原始表面上做出，或深入原始表面1/8英寸。
硬度按照下列ASTM標準規定的方法進行測試。
優先選用的方法是採用碳化鎢球和3000公斤力的ASTM E10布氏試驗法。
作為任選方法，可採用ASTM E18標準中的洛氏方法，採用洛氏C標尺，金剛石圓錐壓頭和150公斤力。採用下列公式將HRC測量值換算成HB當量值。
HB=0.363(HRC) 2-22.215(HRC)+717.8
級別 類別 名稱 硬度值—HB（隨時可以使用） 軟化後
最大
典型截面厚度英寸
（毫米）
砂型鑄造，最小，HB
鑄造或鑄造並消除應力 淬火或淬火併消除應力 冷硬鑄件最小
1級 2級
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ A
B
C
D
A
B
C
A Ni-Cr-HiC
Ni-Cr-LoC
Ni-Cr-GB
Ni-HiCr
12%Cr
15% Cr-Mo
20% Cr-Mo
25% Cr 550
550
550
500
550
450
450
450 600
600
600
600
600
600
600
600 650
650
650
650
650
650
650
650 600
600
600
550
550
…
…
… …
…
400
…
400
400
400
400 8(200)
8(200)
3(75)球徑
12（300）
1（25）球徑
4（100）
8（200）
8（200）
2、硬度計在鑄造件上的套用
1）布氏硬度計
在鑄造件硬度檢測方面優先選用布氏硬度計的原因在於以下兩點：
a、鑄鐵件通常組織不均勻，晶粒較大，含有的碳、矽和其他雜質也比鋼材多，在不同的微小區域內或不同的點上硬度的大小會有所不同。而布氏硬度計的壓頭尺寸較大，壓痕面積較大，可以測出某一範圍內材料硬度的平均值，因此使用布氏硬度計測試精度較高，硬度值的分散性較小，測得的硬度值更能代表工件硬度的實際狀況。所以布氏硬度計在鑄造行業被廣泛套用。
灰鑄鐵的抗拉強度可以由以下公式計算：
σb=1.82（HB）1.85
二者關係也可以通過查表得到。通過測試布氏硬度值可以快速、方便地得到工件的抗拉強度值。從而提高檢測效率、降低試驗成本。
2）洛氏硬度計
洛氏硬度計也常用於鑄鐵的硬度試驗。凡是晶粒較細的工件，如果沒有足夠的面積作布氏硬度試驗，也可以進行洛氏硬度試驗，對於珠光體可鍛鑄鐵，冷硬鑄鐵和鑄鋼件，可以採用HRB或HRC標尺，如果材質不均勻，應測出幾個讀數，取其平均值。
洛氏硬度計測試快速，方便，壓痕小，可以直接測試成品工件，適於對成批生產的成品或半成品工件的逐件檢測。
3）肖氏硬度計
在個別情況下，一些型體較大的鑄造件，不允許切割試樣，也不能另外鑄造用於硬度測試的試驗塊，這時硬度檢測會遇到困難。對於這種情況，常用的辦法是，在鑄件進行精加工之後在光潔的表面上用攜帶型的肖氏硬度計測試硬度。例如冶金行業廣泛套用的軋輥標準中就規定要使用肖氏硬度計測試硬度。
肖氏硬度計由於採用了動態硬度檢測原理，影響硬度測試結果的因素較多，測試精度遠低於採用靜態的壓痕硬度測試原理的布氏硬度計和洛氏硬度計。由於這個原因，在軋輥標準中還推薦採用一種硬度對比輥，硬度對比輥起到一個標樣的作用，其硬度值是依靠切割試樣的辦法得到精確測試的。使用肖氏硬度計測試軋輥之後，要在對比輥上核對肖氏硬度計的檢測精度。
4）里氏硬度計
目前，在鑄造件硬度檢測上里氏硬度計被廣泛使用。里氏硬度計是對肖氏硬度計的改進。它也是採用動態硬度測試原理，利用計算機技術實現了硬度計的小型化，電子化，使用簡單方便，測試結果可方便地換算成布氏硬度值，因而得到廣泛歡迎。
但是，同肖氏硬度計一樣，里氏硬度計的精度也不高，影響測試精度的因素較多，要求工件表面具有較高的光潔度，並且缺乏權威的硬度換算表，硬度換算也會帶來較大誤差。因此里氏硬度計的測量結果常常被人們作為參考值在國內使用，里氏硬度計主要用於對工件硬度要求範圍較寬的場合。另外，里氏硬度計作為非正規的硬度檢測方法，在國際標準化組織中沒有得到廣泛認可，在國外鑄造件的產 品標準中也沒有被採用。在國際貿易中，里氏硬度計的測量結果不會被多數外商接受。
許多鑄造件都是中大型工件、有些重達幾噸，無法搬到台式的硬度計上測試。鑄件的精確硬度測試主要採用單獨鑄造的試驗棒或鑄件上附帶的試驗塊。然而，無論是試驗棒還是試驗塊都無法完全代替工件本身，即使是同一爐鐵水，鑄造工藝和熱處理條件也相同，因為尺寸大小的巨大差異，會造成二者加熱速度，特別是冷卻速度不同，很難讓二者具有完全相同的硬度，由於這個原因許多客戶更關心和相信工件本身硬度。這樣就要求有一種攜帶型的精確硬度計來測試鑄件硬度。
5）攜帶型布氏硬度計
2008年瀋陽天星試驗儀器有限公司生產出一種PHB150型高精度攜帶型布氏硬度計。這種儀器採用剪力銷精確控制試驗力，試驗條件F/D2=30，相當於3000kg力，10mm球。試驗力誤差小於1%，硬度測試精度遠高於肖氏硬度計和里氏硬度計，這種儀器為鑄造件布氏硬度的現場精確檢測提供了一種新的先進手段。該儀器的測試頭取下來後還可以作為錘擊式硬度計使用，精度遠高於現有的錘擊式布氏硬度計。
6）攜帶型大型洛氏硬度計
2008年，瀋陽天星試驗儀器有限公司研製生產了PHR系列大型攜帶型洛氏硬度計，儀器最大開口寬度達500mm，可以測試厚度小於500mm的鑄件，儀器重量只有8.7kg。
攜帶型洛氏硬度計可用於珠光體可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵及鑄鋼工件的現場精確硬度檢測。其測試誤並小於1.5HRC，與台式的洛氏硬度計相同，符合洛氏硬度計的國家標準。測試精度之高，可測試的工件尺寸之大，在國內外都是獨一無二的。
7）攜帶型布洛硬度計
2008年，瀋陽天星試驗儀器有限公司還研製了PHBR系列攜帶型布洛硬度計，該儀器將布氏硬度計的功能加到PHR系列洛氏硬度計上，使其具有布洛兩種硬度測試功能。該儀器有小型、大型和鏈式三個類型，共8種規格。儀器符合國內外關於布氏、洛氏硬度試驗的標準，測試精度高，測試值不需換算就符合大多數金屬零件的產品標準或圖紙要求，可以解決工業領域內遇到的大多數金屬硬度測試問題。該儀器十分適於檢測鑄件硬度。
瀋陽天星生產的幾種攜帶型硬度計，為鑄造行業提供了非常重要的檢測手段，使大型鑄造毛坯和精加工件的精確硬度檢測成為可能。儀器的測試原理符合大多數鑄件產品標準的規定。測量結果在國內外貿易中也容易得到接受。這些儀器的採用必將有助於我國鑄造產品的質量提升和鑄造產業的技術進步。
九、不鏽鋼帶硬度的檢測方法
在不鏽鋼帶的生產過程中，有一個十分重要的工序，這就是退火－精整處理。不鏽鋼的退火－精整處理通常是在連續退火機組上進行的，不鏽鋼帶以某一速度連續運動，不鏽鋼帶的硬度主要依靠改變運動速度或調節精整壓下率來調整。不鏽鋼帶材的硬度是一項十分重要的質量指標，它關係到以不鏽鋼帶為原料的衝壓、焊管及其他變形或非變形加工的產品質量和工作效率。如何能在不停機的條件下，在生產現場快速無損地檢測不鏽鋼帶的硬度，通過現場調整工藝參數保證最終產品的硬度在規定範圍之內。這是不鏽鋼帶生產，以及冷軋鋼帶生產中一項亟待解決的難題。
瀋陽天星試驗儀器有限公司最新生產的W－B75型韋氏硬度計較好地解決了這一問題。這種儀器有20個刻度，它採用洛氏硬度值為90HRB的標準洛氏硬度塊來校正儀器，這一硬度值被設定在儀器13～14的範圍內，這種儀器可以當作一台簡單的HRB洛氏硬度計來使用。它可以有效地區分退火不鏽鋼帶的軟態、1/8硬、1/4硬、1/2硬及全硬狀態。儀器重量不到1kg，它象一把鉗子一樣（俗稱鉗式硬度計或硬度鉗），在不鏽鋼帶上掐一下即可。測試後在不鏽鋼帶上只留下一個極小的壓痕，這個壓痕既不影響外觀，又不影響使用，可認為是無損檢測。整個操作過程只需要1秒鐘時間。這種儀器的採用可能有效地解決不鏽鋼帶硬度的線上檢測，線上控制問題。可以有效地提高不鏽鋼帶產品的合格率，降低不鏽鋼帶產品硬度的分散性，提高工廠的質量管理水平。我們相信這種新改進的W－B75型韋氏硬度計，在不鏽鋼加工行業一定會受到廣泛的歡迎。
十、不鏽鋼板硬度的檢測方法
不鏽鋼板的厚度大於1.2mm採用洛氏硬度計，測試HRB、HRC硬度。厚度為0.2～1.2mm的不鏽鋼板採用表面洛氏硬度計測試HRT、HRN硬度。厚度小於0.2mm的不鏽鋼板，採用表面洛氏硬度計配金剛石砧座，測試HR30Tm硬度。
在美國的金屬材料標準中，關於硬度試驗，有一個突出的特點，就是優先採用洛氏硬度試驗，輔之以布氏硬度試驗，很少採用維氏硬度試驗，美國方面認為，維氏硬度試驗主要應該用於金屬研究和薄小零件的測試。中國和日本的標準都是三種硬度試驗同時採用，用戶可根據材料的厚度和狀態以及自身條件選用其中一種來測試不鏽鋼材料。
日本不鏽鋼標準中關於拉伸試驗和硬度試驗方面的規定與中國相應標準表格相同，數值相近，這裡能看到中國標準參照採用日本標準的痕跡。
關於採用洛氏硬度計進行不鏽鋼硬度的檢測，在不鏽鋼標準中一般只規定了HRC和HRB兩個標尺。對於退火的不鏽鋼材料，一般都對應於每一個牌號的不鏽鋼品種規定了硬度值應不大於某一個HRB值，一般在88－96HRB範圍內。而對於淬火回火的馬氏體不鏽鋼，一般都對應於每一個牌號的不鏽鋼品種，規定了硬度值不小於某一個HRC值，一般在32－46HRC範圍內。
在不鏽鋼標準中只規定了採用洛氏硬度計HRB和HRC標尺。其實表面洛氏硬度計也完全可以套用於檢測不鏽鋼。因為它的原理與洛氏硬度計完全相同，只是試驗力較小而已。並且其硬度值可以很方便地換算成HRB、HRC或者布氏硬度HB、維氏硬度HV。相應的換算表在本公司的網站中可以找到，這些換算表來源於美國標準ASTM或國際標準ISO。對於薄壁細不鏽鋼管、薄不鏽鋼板、薄不鏽鋼帶、細不鏽鋼絲等，採用表面洛氏硬度計會非常方便。特別是本公司最新研製的攜帶型表面洛氏硬度計、管材洛氏硬度計，可以對薄至0.05mm的不鏽鋼板、不鏽鋼帶以及細至￠4.8mm的不鏽鋼管進行快速、準確的硬度檢測，使得過去在國內難以解決的問題迎刃而解。
下面分別介紹各種不同形狀不鏽鋼的硬度檢測方法。
1、不鏽鋼板、不鏽鋼帶
不鏽鋼板包括熱軋板和冷軋板。厚度大於1.2mm的不鏽鋼板或不鏽鋼帶的硬度測試採用洛氏硬度計，測試HRB、HRC硬度。厚度在0.2～1.2mm 的不鏽鋼板或不鏽鋼帶採用表面洛氏硬度計測試HRT或HRN硬度。厚度小於0.2mm的不鏽鋼板或不鏽鋼帶，採用表面洛氏硬度計配合金剛石點砧座，測試HR30Tm硬度。對於厚度0.3～13mm的退火不鏽鋼板、不鏽鋼帶，也可以採用W-B75型韋氏硬度計，這種儀器測試非常快速簡便，十分適於對退火不鏽鋼材料進行快速合格檢驗。
2、不鏽鋼管
不鏽鋼管包括接焊不鏽鋼管和冷拔不鏽鋼管。內徑大於￠30mm，壁厚大於1.2mm的不鏽鋼管，採用洛氏硬度計，測試HRB、HRC硬度。內徑大於￠30mm，壁厚小於1.2mm的不鏽鋼管，採用表面洛氏硬度計，測試HRT或HRN硬度。內徑小於￠30mm，大於￠4.8mm的不鏽鋼管，採用管材專用洛氏硬度計，測試HR15T硬度。當管材內徑大於￠26mm時，還可以用洛氏或表面洛氏硬度計測試管材內壁的硬度。對於內徑在￠6.0mm以上，壁厚在13mm以下的退火不鏽鋼管材，可以採用W－B75型韋氏硬度計，它測試非常快速、簡便，適於對不鏽鋼管材做快速無損的合格檢驗。
3、不鏽鋼棒
對於直徑小於￠50的不鏽鋼棒可以採用洛氏硬度計，測試HRB或HRC硬度。
4、不鏽鋼絲
對於直徑大於2.0mm的不鏽鋼絲，可以採用表面洛氏硬度計測試HRT或HRN硬度。
