金屬材料硬度要求的選擇
分類：行業(yè)新聞 發(fā)布時(shí)間：2026-04-21 09:23:18 瀏覽量：
1.概要
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)，是金屬材料表面在接觸應(yīng)力作用下一， 抵抗塑性變形的一種能力。硬度的測(cè)量可分為壓入法、刻劃法、回跳法和擺動(dòng)法。在機(jī)械工業(yè)中廣泛采用壓入法來(lái)測(cè)量硬度。
2.硬度的測(cè)量種類
鋼材的硬度：金屬硬度(Hardness) 的代號(hào)為 H。
（1）洛氏硬度 是以壓痕塑性變形深度來(lái)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(guò)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(lái)表示： HRA：是采用 60kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度， 用于硬度極高的材料(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) 。
（2）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。布氏硬度(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。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。 一般為： 以一定的載荷將一定大小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) 。 測(cè)試載荷與測(cè)試鋼球的直徑需根據(jù)材料的實(shí)際性能再確定。
（3）維氏硬度 維氏硬度試驗(yàn)方法是英國(guó)史密斯（R. L. Smith）和塞德蘭德（C. E. Sandland）于1925 年提出的。 英國(guó)的維克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong） 公司試制了第一臺(tái)以此方法進(jìn)行試驗(yàn)的硬度計(jì)。 和布氏、 洛氏硬度試驗(yàn)相比， 維氏硬度試驗(yàn)測(cè)量范圍較寬， 從較軟材料到超硬材料， 幾乎涵蓋各種材料。維氏硬度的測(cè)定原理基本上和布氏硬度相同， 也是根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來(lái)計(jì)算硬度值。 所不同的是維氏硬度試驗(yàn)的壓頭是金剛石的正四棱錐體。試驗(yàn)時(shí)， 在一定載荷的作用下， 試樣表面上壓出一個(gè)四方錐形的壓痕， 測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度， 借以計(jì)算壓痕的表面積， 載荷除以表面積的數(shù)值就是試樣的硬度值， 用符號(hào) HV 表示。
（4）里氏硬度 里氏硬度是以 HL 表示， 里氏硬度測(cè)試技術(shù)是由瑞士狄爾馬， 里伯博士發(fā)明的， 它是用一定質(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(guò)電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。
（5）肖氏硬度 簡(jiǎn)稱 HS。 表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。 由英國(guó)人肖爾(Albert F. Shore) 首先提出。應(yīng)用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發(fā)生回跳。 撞銷是一只具有尖端的小錐， 尖端上常鑲有金剛鉆。 測(cè)試數(shù)值為 1000x 撞銷返回速度/撞銷初始速度（即為碰撞前后的速度比乘以 1000）
（6）巴氏硬度 巴柯爾(Barcol) 硬度(簡(jiǎn)稱巴氏硬度) , 最早由美國(guó) Barber-Colman 公司提出， 是近代國(guó)際上廣泛采用的一種硬度門類， 一定形狀的硬鋼壓針， 在標(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)力作用下， 壓入試樣表面， 用壓針的壓入深度確定材料硬度，定義每壓入 0. 0076mm 為一個(gè)巴氏硬度單位。 巴氏硬度單位表示為 HBa。
（7）努氏硬度 努氏硬度是作為絕對(duì)數(shù)值而測(cè)得的硬度， 主要在加工方面使用該數(shù)值。 一般來(lái)說(shuō)， 金剛石的努氏硬度為 7000~8000 千克/平方毫米。
（8）韋氏硬度 一定形狀的硬鋼壓針， 在標(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面， 用壓針的壓入深度確定材料硬度， 定義 0. 01mm 的壓入深度為一個(gè)韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為 HW。
3.硬度檢測(cè)的選擇
1.HRA: (洛氏 A) 用于量測(cè)熱處理硬質(zhì)鋼材、 氮化物、 滲碳冶煉物、 軸承鋼、工具鋼及其它軟硬材質(zhì)的硬度測(cè)試。
2.HK: (Knoop 努氏) 用于量測(cè)較軟材質(zhì)的鋼及非鐵材料之硬度。
3.HRC: (Rockwell C 洛氏) 用于量測(cè)熱處理鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。
4.HRB: (Rockwell B 洛氏) 用于量測(cè)較軟材質(zhì)的鋼及非鐵材料之硬度。
5.HR30T: (Rockwell 30T 洛氏) 用于量測(cè)較軟材質(zhì)的鋼及非鐵材料之硬度。
6.HB5: (Brinell 布氏 5) 用于量測(cè)鋁、軟質(zhì)鋁合金、鑄鐵、銅、黃銅等。
7. HB30: (Brinell 布氏 30) 用于熱處理鋼、 退火深冷處理鋼材、沖拉材料鋼、深沖鋼帶料等。
8.HV: (Vickers 維氏) 適用于量測(cè)各類材料。
9.R:(Tensile module 拉伸模數(shù) N/mm2) 用于熱處理鋼、退火深冷處理鋼材、沖拉材料鋼、深沖鋼帶料等。
10.HR15N: (Rockwell 洛氏 HR15N) 用于量測(cè)熱處理硬質(zhì)鋼材、氮化物、滲碳冶煉物、軸承鋼、工具鋼等。
4.金屬硬度實(shí)驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及使用范圍
| 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) | 標(biāo)準(zhǔn)名稱 | 使用范圍 |
| GB231 | 金屬布氏硬度試驗(yàn)方法 | 用于黑色，有色金屬的原材料檢驗(yàn)，也可以退火，正火鋼鐵試件的硬度測(cè)試 |
| GB230 | 金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法 | 主要用于熱處理后金屬材料的性能檢測(cè) |
| GB4340 | 金屬維氏硬度試驗(yàn)方法 | 用于薄板材或金屬表層的硬度測(cè)定，以及較精確的硬度測(cè)定 |
| GB4342 | 金屬顯微維氏硬度試驗(yàn)方法 | 主要用于測(cè)定金屬的組織組成物或組成相的硬度 |
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