金屬硬度基礎(chǔ)詳解-隔熱管托

硬度

是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。它是衡量材料軟硬的指標(biāo)。

按測(cè)試方法的不同，硬度分為三種類型。

①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度，方法是選一根一端硬一端軟的棒，將被測(cè)材料沿棒劃過，根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的軟硬。定性地說，硬物體劃出的劃痕長(zhǎng)，軟物體劃出的劃痕短。

②壓入硬度。主要用于金屬材料，方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測(cè)材料，以材料表面局部塑性變形的大小比較被測(cè)材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)間的不同，壓入硬度有多種，主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。

③回跳硬度。主要用于金屬材料，方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測(cè)材料的試樣，并以試樣在沖擊過程中儲(chǔ)存（繼而釋放）應(yīng)變能的多少（通過小錘的回跳高度測(cè)定）確定材料的硬度。

常用HV=HB=HRC硬度對(duì)照表
常見黑色金屬硬度對(duì)照表（強(qiáng)度近似換算）
硬度分類				抗拉強(qiáng)度
洛氏		維氏	布氏	N/mm²
HRC	HRA	HV	HB
17	—	211	211	710
17.5	—	214	214	715
18	—	216	216	725
18.5	—	218	218	730
19	—	221	220	735
19.5	—	223	222	745
20	—	226	225	750
20.5	—	229	227	760
21	—	231	229	765
21.5	—	234	232	775
22	—	237	234	785
22.5	—	240	237	790
23	—	243	240	800
23.5	—	246	242	810
24	—	249	245	820
24.5	—	252	248	830
25	—	255	251	835
25.5	—	258	254	850
26	—	261	257	860
26.5	—	264	260	870
27	—	268	263	880
27.5	—	271	266	890
28	—	274	269	900
28.5	—	278	273	910
29	—	281	276	920
29.5	—	285	280	935
30	—	289	283	950
30.5	—	292	287	960
31	—	296	291	970
31.5	—	300	294	980
32	—	304	298	995
32.5	—	308	302	1010
33	—	312	306	1020
33.5	—	316	310	1035
34	—	320	314	1050
34.5	—	324	318	1065
35	—	329	323	1080
35.5	—	333	327	1095
36	—	338	332	1110
36.5	—	342	336	1125
37	—	347	341	1140
37.5	—	352	345	1160
38	—	357	350	1175
38.5	—	362	355	1190
39	70	367	360	1210
39.5	70.3	372	365	1225
40	70.8	382	375	1260
40.5	70.5	377	370	1245
41	71.1	388	380	1280
41.5	71.3	393	385	1300
42	71.6	399	391	1320
42.5	71.8	405	396	1340
43	72.1	411	401	1360
43.5	72.4	417	407	1385
44	72.6	423	413	1405
44.5	72.9	429	418	1430
45	73.2	436	424	1450
45.5	73.4	443	430	1475
46	73.7	449	436	1500
46.5	73.9	456	442	1525
47	74.2	463	449	1550
47.5	74.5	470	455	1575
48	74.7	478	461	1605
48.5	75	485	468	1630
49	75.3	493	474	1660
49.5	75.5	501	481	1690
50	75.8	509	488	1720
50.5	76.1	517	494	1750
51	76.3	525	501	1780
51.5	76.6	534	—	1815
52	76.9	543	—	1850
52.5	77.1	551	—	1885
53	77.4	561	—	1920
53.5	77.7	570	—	1955
54	77.9	579	—	1995
54.5	78.2	589	—	2035
55	78.5	599	—	2075
55.5	78.7	609	—	2115
56	79	620	—	2160
56.5	79.3	631	—	2205
57	79.5	642	—	2250
57.5	79.8	653	—	2295
58	80.1	664	—	2345
58.5	80.3	676	—	2395
59	80.6	688	—	2450
59.5	80.9	700	—	2500
60	81.2	713	—	2555
60.5	81.4	726	—	—
61	81.7	739	—	—
61.5	82	752	—	—
62	82.2	766	—	—
62.5	82.5	780	—	—
63	82.8	795	—	—
63.5	83.1	810	—	—
64	83.3	825	—	—
64.5	83.6	840	—	—
65	83.9	856	—	—
65.5	84.1	872	—	—
66	84.4	889	—	—
66.5	84.7	906	—	—
67	85	923	—	—
67.5	85.2	941	—	—
68	85.5	959	—	—
68.5	85.8	978	—	—
69	86.1	997	—	—
69.5	86.3	1017	—	—
70	86.6	1037	—	—

HRC/HB近似換算小竅門

硬度高于20HRC ，1HRC≈10HB，

硬度低于20HRC，1HRC≈11.5HB。

備注：對(duì)于切削加工，基本可統(tǒng)一換算1HRC≈10HB（工件材料硬度有波動(dòng)范圍）

金屬材料最常見到的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度屬于壓入硬度，硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時(shí)所引起的塑性變形的能力；回跳法（肖氏、里氏）測(cè)量硬度，硬度值代表金屬彈性變形功能的大小。

布氏硬度 Brinell Hardness

用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作壓頭，以相應(yīng)的試驗(yàn)力F壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，得到一直徑為d的壓痕。用試驗(yàn)力除以壓痕表面積，所得值即為布氏硬度值，符號(hào)用HBS或HBW表示。

HBS和HBW的區(qū)別是壓頭的不同。HBS表示壓頭為淬硬鋼球，用于測(cè)定布氏硬度值在450以下的材料，如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金，用于測(cè)定布氏硬度值在650以下的材料。

同樣的試塊，當(dāng)其它試驗(yàn)條件完全相同的情況下，兩種試驗(yàn)結(jié)果不同，HBW值往往大于HBS值，而且并無定量的規(guī)律所循。

2003年以后，我國已經(jīng)等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)，取消了鋼球壓頭，全部采用硬質(zhì)合金球頭。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符號(hào)。很多時(shí)候布氏硬度僅用HB表示，指的就是HBW。不過在文獻(xiàn)論文中HBS仍時(shí)有所見。

布氏硬度測(cè)量法適用于鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材，不宜測(cè)定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。

洛氏硬度 Rockwell Hardness

用錐頂角為120°的金剛石圓錐或Ø1.588mm和Ø3.176mm淬火鋼球作壓頭和載荷配合使用，在10kgf初載荷和60、100或150kgf力總載荷（即初載荷加主載荷）先后作用下壓入試樣，在總載荷作用后，以卸除主載荷而保留主載荷時(shí)的壓入深度與初載荷作用下壓入深度之差來表示硬度。

洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，三種壓頭，它們共有9種組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。常用的有HRA、HRB和HRC三種，其中HRC應(yīng)用最廣。

常用洛氏硬度試驗(yàn)規(guī)范表
硬度	壓頭類型	總試驗(yàn)力	硬度	應(yīng)用舉例
符號(hào)		F/N（kgf）	范圍
HRA	120°金剛石圓錐	588.4(60)	20~88	硬質(zhì)合金、碳化物、淺層表面硬化鋼等

HRB	Ø1.588mm淬火鋼球	980.7(100)	20~100	退火、正火鋼、鋁合金、銅合金、鑄鐵

HRC	120°金剛石圓錐	1471(150)	20~70	淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、深層表面硬化鋼

HRC標(biāo)尺的使用范圍是20~70HRC。當(dāng)硬度值小于20HRC時(shí)，因?yàn)閴侯^的圓錐部分壓入太多，靈敏度下降，這時(shí)應(yīng)改用HRB標(biāo)尺；當(dāng)試樣硬度大于67HRC時(shí)，壓頭尖端承受的壓力過大，金剛石容易損壞，壓頭壽命會(huì)大大縮短，因此一般應(yīng)改用HRA標(biāo)尺。

洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、迅速、壓痕小，可測(cè)試成品表面及較硬、較薄的工件。因壓痕小，對(duì)于組織和硬度不均勻的材料，硬度值波動(dòng)較大，準(zhǔn)確性不如布氏硬度高。洛氏硬度用于測(cè)定鋼鐵、有色金屬、硬質(zhì)合金等的硬度。

維氏硬度 Vickers Hardness

維氏硬度測(cè)量原理與布氏硬度相似。采用相對(duì)面夾角為136°金剛石正四棱錐壓頭，以規(guī)定的試驗(yàn)力F壓入材料的表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用正四棱錐壓痕單位表面積上所受的平均壓力表示硬度值，標(biāo)記符號(hào)為HV。

維氏硬度測(cè)量范圍大，可測(cè)量硬度為10~1000HV范圍的材料，壓痕小，一般用來測(cè)量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。

里氏硬度 Leeb Hardness

用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體，在一定力的作用下沖擊試件表面，然后反彈。由于材料硬度不同，撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料，當(dāng)沖擊體上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號(hào)，再通過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值，符號(hào)標(biāo)記為HL。

里氏硬度儀無需工作臺(tái)，其硬度傳感器小如一只筆，可用手直接操作，無論是大、重型工件還是幾何尺寸復(fù)雜的工件都能容易地檢測(cè)。

里氏硬度另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)產(chǎn)品表面損傷很輕，有時(shí)可作為無損檢測(cè)；對(duì)各個(gè)方向，窄小空間及特殊部位硬度測(cè)試具有獨(dú)特性。

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