基本概念

　　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(guò)，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(shuō)，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(guò)程中儲(chǔ)存(繼而釋放)應(yīng)變能的多少(通過(guò)小錘的回跳高度測(cè)定)確定材料的硬度。

　　早在1822年，F(xiàn)riedrich Mohs提出摩氏硬度計(jì)。按照他們的軟硬程度分為十級(jí)：

　　1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石

　　6)正長(zhǎng)石 7)石英8)黃玉 9)剛玉 10)金剛石

　　簡(jiǎn)單記憶方法：滑石方、螢磷長(zhǎng)、石英黃玉剛金剛。

　　各級(jí)之間硬度的差異不是均等的，等級(jí)之間只表示硬度的相對(duì)大小。

　　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(lái)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)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼件，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)較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。

　　維氏硬度以HV表示(參照GB/T4340-1999)，測(cè)量極薄試樣。

　　硬度分類：

　　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(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.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。

　　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。用測(cè)得的撞銷回跳的高度來(lái)表示硬度

　　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。

　　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。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)測(cè)量硬度值。