硬度基本知识介绍

发布者：倚窗望月 2023-1-7 05:18

一、硬度简介：

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

1.布氏硬度(HB)

以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)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)。

2.洛氏硬度(HR)

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1.59、3.18mm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)。

3 维氏硬度(HV)

以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度HV值(kgf/mm2)。

注：

洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺A、标尺B、标尺C。

洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf)，最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N(合60kgf)；标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头，然后加压至980.7N(合100kgf)；而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺C适用较硬的材料。

实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格，请查阅。

二、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

硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。

下面是本站根据由实验得到的经验公式制作的快速计算器，有一定的实用价值，但在要求数据比较精确时，仍需要通过试验测得。

三、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

洛氏硬度布氏硬度HB10/3000 维氏硬度 HV

HRCHRA

59.580.7676

59.080.5666

58.580.2655

58.080.0645

57.579.7635

57.079.5625

56.579.2615

56.078.9605

55.578.6596

55.078.4538587

54.578.1532578

54.077.9526569

53.576.6520560

53.076.3515551

52.576.1509543

52.076.9503535

51.576.6497527

51.076.3492520

50.576.1486512

50.075.8480504

硬度換算表
	HV	HRC	HBS	HV	HRC	HBS	HV	HRC	HBS
940	68		560	53		300	29.8	284
920	67.5		550	52.3	505	295	29.2	280
900	67		540	51.7	496	290	28.5	275
880	66.4		530	51.1	488	285	27.8	270
860	65.9		520	50.5	480	280	27.1	265
840	65.3		510	49.8	473	275	26.4	261
820	64.7		500	49.1	465	270	25.6	256
800	64		490	48.4	456	265	24.8	252
780	63.3		480	47.7	448	260	24	247
760	62.5		470	46.9	441	255	23.1	243
740	61.8		460	46.1	433	250	22.2	238
720	61		450	45.3	425	245	21.3	233
700	60.1		440	44.5	415	240	20.3	228
690	59.7		430	43.6	405	230	18
680	59.2		420	42.7	397	220	15.7
670	58.8		410	41.8	388	210	13.4
660	58.3		400	40.8	379	200	11
650	57.8		390	39.8	369	190	8.5
640	57.3		380	38.8	360	180	6
630	56.8		370	37.7	350	170	3
620	56.3		360	36.6	341	160	0
610	55.7		350	35.5	331
600	55.2		340	34.4	322
590	54.7		330	33.3	313
580	54.1		320	32.2	303
570	53.6		310	31	294

附录G 钢的硬度值换算（续）

表1 钢的维氏硬度（HV）与其他硬度和强度的近似换算值a（续）

维

氏

硬

度

布氏硬度

10－mm钢球

3000－kg负荷b

洛氏硬度b

表面洛氏硬度

表面金刚石圆锥压头

肖

氏

硬

度

抗拉强度

（近似值）

Mpa

(1000psi)

维

氏

硬

度

标准

钢球

钨－硬质

合金钢球

标尺

60-kg负荷

金刚圆锥压头

 标尺

100-kg负荷

金刚圆锥压头

标尺

100-kg负荷

金刚圆锥压头

标尺

100-kg负荷

金刚圆锥压头

15-N

标尺

15－kg

负荷

30-N

标尺

30－kg

负荷

45-N

标尺

45-kg

负荷

HBS

HBW

HRA

HRB

HRC

HRD

HR15N

HR30N

HR45N

σb

370

360

350

340

330

320

310

300

295

290

285

280

275

270

265

260

255

250

245

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

350

341

331

322

313

303

294

284

280

275

270

265

261

256

252

247

243

238

233

228

219

209

200

190

181

171

162

152

143

133

124

114

105

350

341

331

322

313

303

294

284

280

275

270

265

261

256

252

247

243

238

233

228

219

209

200

190

181

171

162

152

143

133

124

114

105

69.2

68.7

68.1

67.6

67.0

66.4

65.8

65.2

65.8

64.5

64.2

63.8

63.5

63.1

62.7

62.4

62.0

61.6

61.2

60.7

－

―

－

(109.0)

－

(108.0)

－

(107.0)

－

(105.5)

－

(104.5)

－

(103.5)

－

(102.0)

－

(101.0)

－

99.5

－

98.1

96.7

95.0

93.4

91.5

89.5

87.1

85.0

81.7

78.7

75.0

71.2

66.7

62.3

56.2

52.0

48.0

41.0

37.7

36.6

35.5

34.4

33.3

32.3

31.0

29.8

29.2

28.5

27.8

27.1

26.4

25.6

24.8

24.0

23.1

22.2

21.3

20.3

(18.0)

(15.7)

(13.4)

(11.0)

(8.5)

(6.0)

(3.0)

(0.0)

－

53.6

52.8

51.9

51.1

50.2

49.4

48.4

47.5

47.1

46.5

46.0

45.3

44.9

44.3

43.7

43.1

42.2

41.7

41.1

40.3

－

79.2

78.6

78.0

77.4

76.8

76.2

75.6

74.9

74.6

74.2

73.8

73.4

73.0

72.6

72.1

71.6

71.1

70.6

70.1

69.6

－

57.4

56.4

55.4

54.4

53.6

52.3

51.3

50.2

49.7

49.0

48.4

47.8

47.2

46.4

45.7

45.0

44.2

43.4

42.5

41.7

－

40.4

39.1

37.8

36.5

35.2

33.9

32.5

31.1

30.4

29.5

28.7

27.9

27.1

26.2

25.2

24.3

23.2

22.2

21.1

19.9

－

－36

－

1170(170)

1130(164)

1095(159)

1070(155)

1035(150)

1005(146)

980(142)

950(138)

935(136)

915(133)

905(131)

890(129)

875(127)

855(124)

840(122)

825(120)

805(117)

795(115)

780(113)

765(111)

730(106)

695(101)

670(97)

635(92)

605(88)

580(84)

545(79)

515(75)

490(71)

455(66)

425(62)

390(57)

－

370

360

350

340

330

320

310

300

295

290

285

280

275

270

265

260

255

250

245

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

a）在本表中用黑体字表示的值与按ASTM－E140表1的硬度转换值一致，由相应的SAE－ASM－ASTM

联合会列出的。

b）括号里的数值是超出范围的，只是提供参考。

利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度

在生产现场，由于受检测仪器的限制，经常使用布氏硬度计测量大型淬火件的硬度。如果想知道该工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先测量出布氏硬度值，然后根据换算表，查出相对应的洛氏硬度值，这种方式显然有些繁琐。那么，能否根据布氏硬度计的压痕直径，直接计算出工件的洛氏硬度值呢？答案当然是肯定的。根据布氏硬度和洛氏硬度换算表，可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式：HRC =（479-100D）/4，其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。该公式计算出的值与换算值的误差在0.5 ～ -1范围内，该公式在现场用起来十分方便，您不妨试一试。

钻石

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