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各種硬度知識的詳細介紹與換算方法集合

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各種硬度知識的詳細介紹與換算方法集合

發布日期:2018-07-31 作者:威光節能 點擊:

前言(yan)        

中文名稱:硬度  

英(ying)文名(ming)稱:grade;hardness

硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)分(fen)為:①劃(hua)痕(hen)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)。主(zhu)(zhu)要用于(yu)(yu)比較不同(tong)礦物的(de)軟(ruan)硬(ying)(ying)(ying)程度(du)(du)(du)(du),方(fang)法是(shi)(shi)(shi)選一(yi)根一(yi)端硬(ying)(ying)(ying)一(yi)端軟(ruan)的(de)棒(bang)(bang),將被(bei)(bei)(bei)測(ce)材(cai)料(liao)沿棒(bang)(bang)劃(hua)過,根據(ju)出(chu)現劃(hua)痕(hen)的(de)位置確(que)定(ding)(ding)(ding)被(bei)(bei)(bei)測(ce)材(cai)料(liao)的(de)軟(ruan)硬(ying)(ying)(ying)。定(ding)(ding)(ding)性地說,硬(ying)(ying)(ying)物體劃(hua)出(chu)的(de)劃(hua)痕(hen)長,軟(ruan)物體劃(hua)出(chu)的(de)劃(hua)痕(hen)短。②壓(ya)入硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)。主(zhu)(zhu)要用于(yu)(yu)金屬(shu)材(cai)料(liao),方(fang)法是(shi)(shi)(shi)用一(yi)定(ding)(ding)(ding)的(de)載荷(he)將規定(ding)(ding)(ding)的(de)壓(ya)頭壓(ya)入被(bei)(bei)(bei)測(ce)材(cai)料(liao),以(yi)材(cai)料(liao)表面(mian)局(ju)部塑性變形(xing)的(de)大小比較被(bei)(bei)(bei)測(ce)材(cai)料(liao)的(de)軟(ruan)硬(ying)(ying)(ying)。由于(yu)(yu)壓(ya)頭、載荷(he)以(yi)及載荷(he)持續時間的(de)不同(tong),壓(ya)入硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)有多(duo)(duo)種,主(zhu)(zhu)要是(shi)(shi)(shi)布氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)、洛氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)、維(wei)氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)和顯微硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)等幾種。③回(hui)跳硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)。主(zhu)(zhu)要用于(yu)(yu)金屬(shu)材(cai)料(liao),方(fang)法是(shi)(shi)(shi)使一(yi)特(te)制的(de)小錘從一(yi)定(ding)(ding)(ding)高度(du)(du)(du)(du)自(zi)由下(xia)落沖擊(ji)被(bei)(bei)(bei)測(ce)材(cai)料(liao)的(de)試(shi)樣,并以(yi)試(shi)樣在沖擊(ji)過程中儲(chu)存(繼而釋放)應變能的(de)多(duo)(duo)少(通過小錘的(de)回(hui)跳高度(du)(du)(du)(du)測(ce)定(ding)(ding)(ding))確(que)定(ding)(ding)(ding)材(cai)料(liao)的(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)。

   試驗鋼(gang)鐵硬(ying)度的(de)最普通方法是用銼刀(dao)在工(gong)件邊緣上銼擦,由其表面所呈現的擦痕深淺以判(pan)定其硬度的高低。這種方法(fa)稱(cheng)為銼試法(fa),這種方法(fa)不太科學(xue)。用硬度試驗機來試驗比較準確,是現代(dai)試(shi)驗硬度常用的方(fang)法。

   常用的硬度測(ce)定(ding)方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測(ce)試方法    

   硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)是(shi)(shi)衡量金屬材(cai)料(liao)(liao)軟硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)程度(du)(du)(du)的(de)一項重要的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)指標(biao),它既(ji)可理解為(wei)(wei)是(shi)(shi)材(cai)料(liao)(liao)抵抗彈性(xing)(xing)變形、塑性(xing)(xing)變形或破壞(huai)的(de)能(neng)(neng)力(li),也(ye)可表述為(wei)(wei)材(cai)料(liao)(liao)抵抗殘余變形和(he)反破壞(huai)的(de)能(neng)(neng)力(li)。硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)不是(shi)(shi)一個簡單(dan)的(de)物理概(gai)念,而是(shi)(shi)材(cai)料(liao)(liao)彈性(xing)(xing)、塑性(xing)(xing)、強度(du)(du)(du)和(he)韌性(xing)(xing)等(deng)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)綜合指標(biao)。硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗根據其測試方法(fa)的(de)不同可分為(wei)(wei)靜壓法(fa)(如(ru)布氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)、洛氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)、維氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)等(deng))、劃痕法(fa)(如(ru)莫氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du))、回(hui)跳法(fa)(如(ru)肖(xiao)氏(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du))及(ji)顯微硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)、高溫(wen)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)等(deng)多(duo)種方法(fa)。     

  布(bu)氏硬度(du)以(yi)HB[N(kgf/mm2)]表示(HBSHBW)(參(can)照(zhao)GB/T2311984),生產中常用(yong)布(bu)氏硬(ying)度法測定(ding)經退火(huo)、正火(huo)和調質的鋼件(jian),以及鑄鐵、有色金(jin)屬、低合金(jin)結構鋼等毛(mao)胚或半成品的硬(ying)度。     

  洛氏硬度可(ke)分為HRAHRBHRCHRD四種(zhong),它們的測(ce)量范圍(wei)和應用范圍(wei)也(ye)不同。一(yi)般(ban)生產中HRC用得最多。壓痕較小,可測較薄的(de)材料(liao)和(he)硬的(de)材料(liao)和(he)成品件的(de)硬度。    

  維氏硬度(du)以(yi)HV表示(參照GB/T4340-1999),測量極薄試樣。



硬度的(de)分類

1.洛氏硬度   

是以(yi)壓痕塑性變形深度來(lai)確(que)定硬度值指(zhi)標。以(yi)0.002毫米作為一(yi)個硬度單(dan)位。當HB>450或(huo)者(zhe)試樣過(guo)小(xiao)時(shi),不能采(cai)用布氏(shi)硬(ying)度(du)試驗而改用洛氏(shi)硬(ying)度(du)計量。它是用一個頂角120°的金剛石(shi)圓錐(zhui)體或直徑為1.593.18mm的(de)鋼球,在一定載(zai)荷(he)下壓(ya)入被測材料(liao)表(biao)面(mian),由(you)壓(ya)痕(hen)的(de)深度求出材料(liao)的(de)硬度。根據試驗(yan)材料(liao)硬度的(de)不同,分三種不同的(de)標(biao)度來表(biao)示:    

HRA:是采用60kg載荷和(he)鉆石錐(zhui)壓入器(qi)求得(de)的(de)硬度,用于硬度極高(gao)的(de)材料(如硬質合金等(deng))  

 HRB:是采(cai)用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的(de)鋼(gang)球,求(qiu)得的(de)硬度,用于(yu)硬度較低(di)的(de)材料(如退火(huo)鋼、鑄鐵等)    

 HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐(zhui)壓入器求得(de)的硬度,用(yong)于(yu)硬度很高(gao)的材料(如淬(cui)火鋼等) 

 

2.布氏硬度   

布氏硬(ying)度(HB)一般(ban)用于(yu)材料較軟(ruan)的(de)時候,如有(you)色金屬、熱處理之(zhi)前或退火后的(de)鋼鐵(tie)。洛氏硬度(HRC)一般用(yong)于硬度較高的材料,如(ru)熱處理后的硬度等(deng)等(deng)。    

布氏硬度(HB)是以(yi)一定大小(xiao)的(de)(de)試驗載荷(he),將(jiang)一定直徑的(de)(de)淬(cui)硬(ying)鋼球(qiu)或硬(ying)質合金球(qiu)壓(ya)入被測金屬表(biao)面(mian)(mian),保(bao)持規定時間,然后卸荷(he),測量(liang)被測表(biao)面(mian)(mian)壓(ya)痕(hen)直徑。布氏硬(ying)度值(zhi)(zhi)是載荷(he)除以(yi)壓(ya)痕(hen)球(qiu)形(xing)表(biao)面(mian)(mian)積所得(de)的(de)(de)商。一般為:以(yi)一定的(de)(de)載荷(he)將(jiang)一定大小(xiao)的(de)(de)淬(cui)硬(ying)鋼球(qiu)壓(ya)入材料表(biao)面(mian)(mian),保(bao)持一段(duan)時間,去載后,負荷(he)與其壓(ya)痕(hen)面(mian)(mian)積之(zhi)比值(zhi)(zhi),即為布氏硬(ying)度值(zhi)(zhi)(HB),單位為公斤力/mm2(N/mm2)   

測(ce)試(shi)載荷與(yu)測(ce)試(shi)鋼球(qiu)的直徑需根據(ju)材料的實際性(xing)能(neng)再確定(ding)。 

 

3.維氏硬度   

維氏(shi)硬(ying)度試驗(yan)方(fang)法是英國(guo)史密斯(R.L.Smith)和塞德(de)蘭(lan)德(de)(C.E.Sandland)于1925年提出的。英國(guo)的維克斯(si)(si)—阿姆斯(si)(si)特朗(Vickers-Armstrong)公司試(shi)(shi)制了第一臺以(yi)此方法進行(xing)試(shi)(shi)驗(yan)的硬(ying)(ying)度計。和布氏(shi)、洛氏(shi)硬(ying)(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)相比(bi),維氏(shi)硬(ying)(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)測量范(fan)圍較(jiao)寬,從較(jiao)軟(ruan)材料到超硬(ying)(ying)材料,幾乎涵蓋各(ge)種(zhong)材料。 

 

4.里(li)氏硬度   

里(li)(li)氏硬(ying)(ying)度(du)是以HL表示,里(li)(li)氏硬(ying)(ying)度(du)測試(shi)技術是由(you)瑞士狄爾馬,里(li)(li)伯博士發(fa)明的(de)(de)(de),它是用一定質(zhi)量的(de)(de)(de)裝(zhuang)有(you)碳化鎢球頭(tou)的(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)體(ti),在(zai)一定力的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)件(jian)表面,然(ran)后反彈(dan)(dan)。由(you)于材料硬(ying)(ying)度(du)不(bu)同(tong),撞擊(ji)(ji)后的(de)(de)(de)反彈(dan)(dan)速度(du)也不(bu)同(tong)。在(zai)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)裝(zhuang)置上安裝(zhuang)有(you)永(yong)磁材料,當(dang)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)體(ti)上下(xia)運動時,其外圍線圈便感(gan)應出與速度(du)成(cheng)正比的(de)(de)(de)電磁信號,再通過電子(zi)線路轉換成(cheng)里(li)(li)氏硬(ying)(ying)度(du)值。 

 

5.肖氏硬度   

簡稱HS。表示材料(liao)硬(ying)度(du)的(de)一種標(biao)準。由英(ying)國人肖爾(Albert F.Shore)首先提出。    

應(ying)用彈性回跳(tiao)法將撞銷從一定高度落到(dao)所試(shi)材料(liao)的表面上而發生回跳(tiao)。撞銷是一只具(ju)有尖端的小(xiao)錐,尖端上常(chang)鑲有金剛(gang)鉆(zhan)。測試(shi)數值為1000x撞銷返回速度/撞(zhuang)銷初(chu)始速度(du)(即為(wei)碰撞(zhuang)前后的速度(du)比乘以(yi)1000 

 

6.巴(ba)氏硬度   

巴柯爾(Barcol)硬度(du)(簡(jian)稱巴氏硬(ying)度), 最早(zao)由(you)美(mei)國Barber-Colman公(gong)司提出,是(shi)近代國(guo)際上廣泛采用的一種硬度門類, 一定(ding)形狀的硬鋼壓(ya)針(zhen)(zhen),在標準彈(dan)簧試(shi)驗力作(zuo)用(yong)下,壓(ya)入試(shi)樣表面,用(yong)壓(ya)針(zhen)(zhen)的壓(ya)入深度確定(ding)材料硬度,定(ding)義每壓(ya)入0.0076mm為(wei)一個巴氏(shi)硬度單位(wei)。巴氏(shi)硬度單位(wei)表示(shi)為(wei)HBa  

 

7.努氏(shi)硬度   

努(nu)氏硬(ying)度是作為絕對(dui)數值(zhi)而測得的(de)硬(ying)度,主要(yao)在加工方(fang)面使(shi)用該(gai)數值(zhi)。一般來說,金剛石的(de)努(nu)氏硬(ying)度為7000~8000千克/平(ping)方毫米 

 

8.韋(wei)氏硬度   

一定形狀的(de)硬(ying)鋼壓(ya)針,在標準彈(dan)簧試驗力作(zuo)用下壓(ya)入試樣(yang)表面,用壓(ya)針的(de)壓(ya)入深度(du)確定材料硬(ying)度(du),定義(yi)0.01mm的壓入深度(du)為一個(ge)韋(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)單位。韋(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)單位表示為HW



硬度對照表:

根據德國標準DIN50150,以(yi)下是常用范圍的(de)鋼材抗拉強度與(yu)維氏(shi)硬度、布氏(shi)硬度、洛氏(shi)硬度的(de)對照表(biao)。


 
抗拉強度
 
Rm
 
N/mm2

維氏硬度
 
HV

布氏硬度
 
HB

洛氏硬(ying)度
 
HRC

250  

80  

76.0  

-

270  

85  

80.7  

-

285  

90  

85.2  

-

305  

95  

90.2  

-

320  

100  

95.0  

-

335  

105  

99.8  

-

350  

110  

105  

-

370  

115  

109  

-

380  

120  

114  

-

400  

125  

119  

-

415  

130  

124  

-

430  

135  

128  

-

450  

140  

133  

-

465  

145  

138  

-

480  

150  

143  

-

490  

155  

147  

-

510  

160  

152  

-

530  

165  

156  

-

545  

170  

162  

-

560  

175  

166  

-

575  

180  

171  

-

595  

185  

176  

-

610  

190  

181  

-

625  

195  

185  

-

640  

200  

190  

-

660  

205  

195  

-

675  

210  

199  

-

690  

215  

204  

-

705  

220  

209  

-

720  

225  

214  

-

740  

230  

219  

-

755  

235  

223  

-

770  

240  

228  

20.3  

785  

245  

233  

21.3  

800  

250  

238  

22.2  

820  

255  

242  

23.1  

835  

260  

247  

24.0  

850  

265  

252  

24.8  

865  

270  

257  

25.6  

880  

275  

261  

26.4  

900  

280  

266  

27.1  

915  

285  

271  

27.8  

930  

290  

276  

28.5  

950  

295  

280  

29.2  

965  

300  

285  

29.8  

995  

310  

295  

31.0  

1030  

320  

304  

32.2  

1060  

330  

314  

33.3  

1095  

340  

323  

34.4  

1125  

350  

333  

35.5  

1115  

360  

342  

36.6  

1190  

370  

352  

37.7  

1220  

380  

361  

38.8  

1255  

390  

371  

39.8  

1290  

400  

380  

40.8  

1320  

410  

390  

41.8  

1350  

420  

399  

42.7  

1385  

430  

409  

43.6  

1420  

440  

418  

44.5  

1455  

450  

428  

45.3  

1485  

460  

437  

46.1  

1520  

470  

447  

46.9  

1555  

480  

(456)  

47.7  

1595  

490  

(466)  

48.4  

1630  

500  

(475)  

49.1  

1665  

510  

(485)  

49.8  

1700  

520  

(494)  

50.5  

1740  

530  

(504)  

51.1  

1775  

540  

(513)  

51.7  

1810  

550  

(523)  

52.3  

1845  

560  

(532)  

53.0  

1880  

570  

(542)  

53.6  

1920  

580  

(551)  

54.1  

1955  

590  

(561)  

54.7  

1995  

600  

(570)  

55.2  

2030  

610  

(580)  

55.7  

2070  

620  

(589)  

56.3  

2105  

630  

(599)  

56.8  

2145  

640  

(608)  

57.3  

2180  

650  

(618)  

57.8  


660  


58.3  


670  


58.8  


680  


59.2  


690  


59.7  


700  


60.1  


720  


61.0  


740  


61.8  


760  


62.5  


780  


63.3  


800  


64.0  


820  


64.7  


840  


65.3  


860  


65.9  


880  


66.4  


900  


67.0  


920  


67.5  


940  


68.0 


硬度換算公(gong)式
1.
肖氏硬(ying)度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12 
2.
肖(xiao)式硬度(du)(HS)=洛式硬度(du)(HRC)+15 
3.
勃(bo)式硬(ying)度(BHN)= 洛(luo)克式硬度(HV) 
4.
洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(du)(BHN)/10-3 

硬度測定(ding)範圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300



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