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硬度(hardness)
閱讀：1579 發(fā)布時(shí)間：2021-8-31硬度
hardness
固體材料表面抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。它是衡量材料軟硬程度的一個(gè)指標(biāo)。抵抗能力越高，硬度值就越高。它與材料的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、加工處理、工作環(huán)境和其他機(jī)械性能等有關(guān)。硬度值隨硬度試驗(yàn)方法的不同，其物理意義也不同。常用的硬度試驗(yàn)方法有劃痕法、壓入法和動(dòng)力法 3種。用劃痕法測(cè)得的硬度值，表示材料表面抵抗斷裂的能力；用壓入法測(cè)得的硬度值，表示材料表面抵抗塑性變形的能力；用動(dòng)力法測(cè)得的硬度值，表示材料變形功的大小。因此，硬度代表材料的強(qiáng)度和韌性等綜合性能指標(biāo)。機(jī)械零件在切削加工時(shí)，要求材料有適當(dāng)?shù)挠捕?。材料硬度太高，切削性（見切削加工性試?yàn)）不好，刀具易磨損，加工表面粗糙，生產(chǎn)效率低。材料硬度太低，韌性就大，切削性也不好。一般說，鋼的硬度為HB160～250時(shí)有較好的切削性。車刀、銑刀、絲錐和鉆頭等切削刀具均須經(jīng)熱處理達(dá)到一定的硬度，才能保證有良好的切削性和耐磨性。硬度與強(qiáng)度之間有近似的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般來說，金屬硬度越高，強(qiáng)度也越大。硬度與延展性、韌性和耐磨性也有一定關(guān)系。一般來說，硬度越高，延展性和韌性越差，耐磨性越好。
硬度
hardness
固體對(duì)外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標(biāo)。由于規(guī)定了不同的測(cè)試方法，所以有不同的硬度標(biāo)準(zhǔn)。各種硬度標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗(yàn)加以對(duì)比。硬度分為：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。
邵氏硬度用于確定塑料或橡膠等軟性材料的相 對(duì)硬度. 它測(cè)量了規(guī)定壓針在壓強(qiáng)和時(shí)間 條件下的針入度. 硬度值用來識(shí)別或特殊 硬度的塑料，也可作為多批材料的質(zhì)量控制在材料科學(xué)中，硬度指固體材料抗拒形變的特性。
三種主要的硬度定義方式包括：
刻劃硬度
壓入硬度
回彈硬度（動(dòng)態(tài)硬度，或硬度）
見硬度試驗(yàn)。
補(bǔ)充
材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。試驗(yàn)鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦,由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法這種方法不太科學(xué)。用硬度試驗(yàn)機(jī)來試驗(yàn)比較準(zhǔn)確,是現(xiàn)代試驗(yàn)硬度常用的方法。常用的硬度測(cè)定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測(cè)試方法
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，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余變形和反破壞的能力。硬度不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。硬度試驗(yàn)根據(jù)其測(cè)試方法的不同可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（參照GB/T231－1984），生產(chǎn)中常用布氏硬度法測(cè)定經(jīng)退貨、正火和調(diào)質(zhì)得剛健，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)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(cè)量范圍和應(yīng)用范圍也不同。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。壓痕較小，可測(cè)較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。
1、鋼材的硬度 ：金屬硬度(Hardness)的代號(hào)為H。按硬度試驗(yàn)方法的不同，
常規(guī)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應(yīng)用范圍較廣，HRC適用于表面高硬度材料，如熱處理硬度等。兩者區(qū)別在于硬度計(jì)之測(cè)頭不同，布氏硬度計(jì)之測(cè)頭為鋼球，而洛氏硬度計(jì)之測(cè)頭為金剛石。
HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以120kg以內(nèi)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(jì)，測(cè)量方便，利用沖擊球頭沖擊硬度表面后，產(chǎn)生彈跳；利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計(jì)算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回彈速度）/ VA（沖擊速度）。
便攜式里氏硬度計(jì)用里氏（HL）測(cè)量后可以轉(zhuǎn)化為：布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、肖氏（HS）硬度?；蛴美锸显碇苯佑貌际希℉B）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）測(cè)量硬度值。
2、HB - 布氏硬度；
布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時(shí)候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料，如熱處理后的硬度等等。
布式硬度(HB)是以一定大小的試驗(yàn)載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬表面，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測(cè)量被測(cè)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(shí)間，去載后，負(fù)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)。
3、洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)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(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來表示：
HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度*的材料(如硬質(zhì)合金等)。
HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
另外：
1.HRC含意是洛式硬度C標(biāo)尺，
2.HRC和HB在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛
3.HRC適用范圍HRC 20--67，相當(dāng)于HB225--650
若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA。
若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB。
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐，試驗(yàn)載荷為一確定值，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是150公斤力。
布氏硬度計(jì)之壓頭為淬硬鋼球（HBS)或硬質(zhì)合金球（HBW），試驗(yàn)載荷隨球直徑不同而不同，從3000到31.25公斤力。
5.洛式硬度壓痕很小，測(cè)量值有局部性，須測(cè)數(shù)點(diǎn)求平均值，適用成品和薄片，歸于無(wú)損檢測(cè)一類。
布式硬度壓痕較大，測(cè)量值準(zhǔn)，不適用成品和薄片，一般不歸于無(wú)損檢測(cè)一類。
6.洛式硬度的硬度值是一無(wú)名數(shù)，沒有單位。（因此習(xí)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(qiáng)度有一定的近似關(guān)系。
7.洛式硬度直接在表盤上顯示、也可以數(shù)字顯示，操作方便，快捷直觀，適用于大量生產(chǎn)中。
布式硬度需要用顯微鏡測(cè)量壓痕直徑，然后查表或計(jì)算，操作較繁瑣。
8.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(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。
實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。