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硬度,(英语: hardness )表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。[1]

一般硬度越高,耐磨性越好。

常用的硬度指标有布氏硬度洛氏硬度维氏硬度[2]

分类

布氏硬度(HB)

以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

洛氏硬度(HR)

当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。

它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。

根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:

HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

维氏硬度值(HV)

以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)

HBS,HBW是布氏硬度更详细的分类。非常专业的时候要用到。[3]

布氏硬度

布氏硬度符号

用 HBS或HBW表示。

HBS表示压头为淬硬钢球,用于测定布氏硬度值在450以下的材料,如软钢、灰铸铁和有色金属等。

HBW表示压头为硬质合金,用于测定布氏硬度值在650以下的树料。

布氏硬度的表示方法

HBS或HBW之前的数字为硬度值,后面按顺序用数字表示试验条件:

①压头的球体直径;

②试验载荷;

③试验载荷保持的时间(10~15s不标注)。

例如170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球,在9807 N(1000 kgf)的试验载荷作用下,保持30s时测得的布氏硬度值为170。

530HBW5/750表示用直径5 mm的硬质合金球,在7355N(750kg f)的试验载荷作用下,保持10~15s时测得的布氏硬度值为530。

试验条件的选择

布氏硬度试验时,压头球体的直径D、试验载荷F及载荷保持 的时间 t,应根据被试金属材料的种类、硬度值的范围及厚度进行选择。

常用的压头直径 l、2、2.5、5和10毫米五种。

试验载荷可从9.807N ( l kgf) ~29.42 KN (3000 kgf)范围内,

载荷保持的时间,一般黑色金属为10~15s;有色金属为30s;布氏硬度值小于35时为60s。[4]

优缺点

钢球直径较大,在金属材料表面上留下的压痕也较大,故测得的硬度值比较准确。

布氏硬度值和抗拉强度之间有一定的关系,因此可按布氏硬度值近似确定金属材料的抗拉强度。

如被试金属硬度过高,将影响硬度值的准确性,所以布氏硬度试验一般适于测定布氏硬度值小于650的金属材料。

布氏硬度压痕较大,故不宜测定成品及薄片材料。

莫氏硬度

还有莫氏硬度是用在磨料上的。

磨料的硬度是指磨料抵抗其它物质刻划或压入其表面的能力。

磨料的硬度是用显微硬度表示的,显微硬度是一种压入硬度,测量仪器是显微硬度计,它实际上是一台设有加负荷装置的显微镜。

在磨料磨具行业常用来表示磨料硬度的,还有莫氏硬度和新莫氏硬度。

莫氏硬度是由德国人莫斯首先提出来的,其测试方法是用棱锥形金刚石针刻划被测物体的表面,根据划痕的深度来表示硬度。

莫氏硬度是以十种常见不同硬度的矿物作为标准,按大小顺序排列构成的。新莫氏硬度是在莫氏硬度的基础上,将硬度的等级划分为15个。

视频

布氏硬度试验

洛氏硬度试验原理图-1

西北工业大学——布氏硬度试验操作视频说明

金属洛氏硬度试验方法 | 微公路试验检测

参考资料

  1. 硬度定义,文档网
  2. 机械性能试验,美信检测
  3. 维氏硬度计试验法,维氏硬度计测量原理,深圳君达时代仪器有限公司测,2013-03-09
  4. 机械性能试验,美信检测