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各种硬度知识的详细介绍与换算方法集合

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各种硬度知识的详细介绍与换算方法集合

发布日期:2018-07-31 作者:威光节能 点击:

前言        

中文名称:硬度  

英文名称:grade;hardness

硬度分为:①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度,方法是选一根一端硬一端软的棒,将被测材料沿棒划过,根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说,硬物体划出的划痕长,软物体划出的划痕短。②压入硬度。主要用于金属材料,方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料,以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同,压入硬度有多种,主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。③回跳硬度。主要用于金属材料,方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样,并以试样在冲击过程中储存(继而释放)应变能的多少(通过小锤的回跳高度测定)确定材料的硬度。

   试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法,这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。

   常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法    

   硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念,而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。     

  布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示(HBSHBW)(参照GB/T2311984),生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件,以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。     

  洛氏硬度可分为HRAHRBHRCHRD四种,它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小,可测较薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。    

  维氏硬度以HV表示(参照GB/T4340-1999),测量极薄试样。



硬度的分类

1.洛氏硬度   

是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。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1.593.18mm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) 

 

2.布氏硬度   

布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。    

布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷将一定大小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)。   

测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。 

 

3.维氏硬度   

维氏硬度试验方法是英国史密斯(R.L.Smith)和塞德兰德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比,维氏硬度试验测量范围较宽,从较软材料到超硬材料,几乎涵盖各种材料。 

 

4.里氏硬度   

里氏硬度是以HL表示,里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马,里伯博士发明的,它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹。由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值。 

 

5.肖氏硬度   

简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。    

应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥,尖端上常镶有金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度(即为碰撞前后的速度比乘以1000 

 

6.巴氏硬度   

巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国Barber-Colman公司提出,是近代国际上广泛采用的一种硬度门类, 一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下,压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa  

 

7.努氏硬度   

努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度,主要在加工方面使用该数值。一般来说,金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米 

 

8.韦氏硬度   

一定形状的硬钢压针,在标准弹簧试验力作用下压入试样表面,用压针的压入深度确定材料硬度,定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW



硬度对照表:

根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。


 
抗拉强度
 
Rm
 
N/mm2

维氏硬度
 
HV

布氏硬度
 
HB

洛氏硬度
 
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 


硬度換算公式
1.
肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12 
2.
肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15 
3.
勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV) 
4.
洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3 

硬度測定範圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300



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