新品硬度計(jì)的硬度計(jì)分類以及原理

金屬硬度測(cè)量早由雷奧姆爾提出硬度定義:表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好

硬度計(jì)分類：

一、根據(jù)繁簡(jiǎn)程度：簡(jiǎn)單硬度測(cè)量計(jì)、復(fù)雜硬度測(cè)量計(jì)

二、根據(jù)所測(cè)硬度單位：洛氏硬度計(jì)、維氏硬度計(jì)、顯微硬度計(jì)、布氏硬度計(jì)、邵氏硬度計(jì)、巴氏硬度計(jì)、里氏硬度計(jì)、韋氏硬度計(jì)、肖氏硬度計(jì)、布洛維硬度

三、根據(jù)使用方式：便攜式硬度計(jì)、臺(tái)式硬度計(jì)

各硬度計(jì)用途：

洛氏硬度計(jì)用于鑄鐵等工件的洛氏硬度值測(cè)量

HL160里氏硬度計(jì)

HL160里氏硬度計(jì)

維氏硬度計(jì)用于較薄工件的維氏硬度值測(cè)量

布氏硬度計(jì)用于硬度較高的工件布氏硬度值測(cè)量

里氏硬度計(jì)是便攜式硬度計(jì)，用于不宜拆卸或較大產(chǎn)品的硬度值測(cè)量

邵氏硬度計(jì)用于橡膠類產(chǎn)品邵氏硬度值測(cè)量

韋氏硬度計(jì)用于鋁合金類產(chǎn)品韋氏硬度值測(cè)量

巴氏硬度計(jì)用于玻璃鋼類產(chǎn)品巴氏硬度值測(cè)量

硬度計(jì)用于多種硬度標(biāo)尺下的硬度值測(cè)量

顯微硬度計(jì)是維氏硬度計(jì)的一種，用于很薄的工件的維氏硬度值測(cè)量

肖氏硬度計(jì)用于測(cè)定黑色金屬和有色金屬的肖氏硬度值

布洛維硬度計(jì)用于黑色金屬、有色金屬、硬質(zhì)合金、滲碳層和化學(xué)處理層的硬度確定

硬度規(guī)定:HS<100、HB<500、HRC<70、HV<1300 、HRA (80~88)、HRB (85~95)、HRC (20~70)

洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)，稱為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。

洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N(合10kgf)，后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是金剛石壓頭，然后加壓至588.4N(合60kgf)；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭，然后加壓至980.7N(合100kgf)；而標(biāo)尺C使用與標(biāo)尺A相同的金剛石為壓頭，但加壓后的力是1471N(合150kgf)。因此標(biāo)尺B適用相對(duì)較軟的材料，而標(biāo)尺C適用較硬的材料。

實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。但各種材料的換算關(guān)系并不一致。

硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

1.布氏硬度(HB)

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)。

2.洛氏硬度(HR)

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載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度，用于硬度*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載荷和金剛石壓頭押入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

3 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HV值(kgf/mm2)。

HK=139.54?P/L2。式中：HK－努氏硬度，Mpa；P－荷重，kg；L－凹坑對(duì)角線長(zhǎng)度，mm。我國(guó)和歐洲各國(guó)采用維氏硬度，美國(guó)則采用努普硬度。兆帕（MPa）是顯微硬度的法定計(jì)量單位，而kg/mm2是以前常用的硬度計(jì)算單位。它們之間的換算公式為1kg/mm2=9.80665Mpa。

4.韋氏硬度計(jì)（HW）

原理：HW=20-L/0.01，其中L為壓入試樣的深度，適用于鋁合金硬度的現(xiàn)場(chǎng)快速方便的無(wú)損檢測(cè)和質(zhì)量控制。

測(cè)試迅速，簡(jiǎn)便，一卡即可，硬度值可以直接讀出，符合中國(guó)有色標(biāo)準(zhǔn)YS/T420和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM B647，是標(biāo)準(zhǔn)YS/T420*的兩種儀器之一。

原理

硬度計(jì)

硬度計(jì)的種類很多，常用的洛氏、布氏、維氏和顯微硬度測(cè)試法。洛氏硬度測(cè)量法是常用的硬度試驗(yàn)方法之一。它是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷和主載荷)作用下，壓入材料的塑性變形濃度來(lái)表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。表示了洛氏硬度的測(cè)量原理。布氏硬度測(cè)試法二，布氏硬度的測(cè)量原理選擇一事實(shí)上的載荷P，把直徑為D的淬火鋼球壓入試件表面并保持一定時(shí)間，然后卸去載荷，測(cè)量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑d，計(jì)算出壓痕面積，算出載荷P與壓痕面積的比值，這個(gè)比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符號(hào)HB表示。

1．根據(jù)試件材料選擇合適的壓頭和載荷。

硬度計(jì)

2．加預(yù)載。

3．加主載并保持一定的時(shí)間。

4．卸載。

5．將試樣取下，用帶刻度的低倍放大鏡測(cè)壓痕直徑d。

6．查<壓痕直徑與布氏硬度對(duì)照表>得到布氏硬度值。

布氏硬度的表示方法是若用Φ10mm鋼球，在3000kg載荷下保持10s，測(cè)得的布氏硬度值表示為字母HB加上所測(cè)得的硬度值，例如HB400。在其他試驗(yàn)條件下，在HB后面要注明鋼球直徑、載荷大小及保載時(shí)間，例如：HB2.5/187.5/10=200表示用Φ2.5mm的鋼球在187.5kg載荷下保持10s測(cè)得的布氏硬度為200。布氏硬度測(cè)試中還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題，即試驗(yàn)壓痕直徑的范圍應(yīng)為0.25D<0.6D，否則測(cè)量結(jié)果無(wú)效；由于壓痕周圍存在變形硬化現(xiàn)象(可達(dá)2~3倍的壓痕直徑)，所以要求相鄰兩個(gè)硬度點(diǎn)的距離≥4D，軟材料≥6D，試件厚度不小于壓痕深度的10倍，壓痕離試件邊緣的距離應(yīng)不小于壓痕直徑。布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是其硬度代表性全面，因壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)金屬各組成相綜合影響的平均性能，而不受個(gè)別組成相及微小不均勻度的影響。因此特別適用于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)，此外，布氏硬度值和抗拉強(qiáng)度σb間存在一定換算關(guān)系。維氏硬度的測(cè)量原理基本上和布氏硬度相同，所不同的是用金剛石正四棱錐壓頭。正四棱錐兩對(duì)面的夾角為136°，底面為正方形，如圖14-6所示。維氏硬度所用的載荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，負(fù)載的選擇主要取決于試件的厚度。顯微硬度的測(cè)量原理與維氏硬度一樣，也是用壓痕單位面積上所承受的載荷來(lái)表示的。只是試樣需要拋光腐蝕制成金相顯微試樣，以便測(cè)量顯微組織中各相的硬度。顯微硬度一般用HM表示。工協(xié)作顯微硬度測(cè)試用的壓頭有兩種：一種是和維氏硬度壓頭一樣的兩面之間的夾角為136°的金剛石正四棱錐壓頭，顯微硬度計(jì)是由顯微鏡和硬度計(jì)兩部分組成。顯微鏡用來(lái)觀察顯微組織，確定測(cè)試部位，測(cè)定壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度；硬度測(cè)試裝置則是將一事實(shí)上的載荷加在一事實(shí)上的壓并沒有上，壓入所確定的測(cè)試部位。

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