什么叫硬度,硬度该怎样控制

什么叫硬度,硬度该怎样控制
什么叫硬度,硬度该怎样控制

什么叫硬度,硬度该怎样控制
基本概念
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度.固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标.由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准.各种硬度标准的力学含义不同,相互不能直接换算,但可通过试验加以对比.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.
早在1822年,Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,这是所谓的摩氏硬度计.按照他们的软硬程度分为十级：
1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石
6）正长石 7）石英8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石
简单记忆方法：滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚.
各级之间硬度的差异不是均等的,等级之间只表示硬度的相对大小.
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[1]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（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984）,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HRA、HRB、HRC、HRD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.
钢材的硬度
金属硬度(Hardness)的代号为H.按硬度试验方法的不同,
常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等,其中以HB及HRC较为常用.
HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等.两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石.
HV-适用于显微镜分析.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,即为维氏硬度值(HV).
HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）.
便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度.或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值.
]
HB - 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.
布式硬度(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.布式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(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).
洛式硬度
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1.59、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).
其他
1.HRC含意是洛式硬度C标尺,
2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛
3.HRC适用范围HRC 20－－67,相当于HB225－－650
若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA.
若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB.
布式硬度上限值HB650,不能高于此值.
4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力.
布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW）,试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力.
5.洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类.
布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类.
6.洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位.（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的.）
布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系.
7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中.
布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐.
8.在一定条件下,HB与HRC可以查表互换.其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB.
硬度测定
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.
另外,天然水中的钙美含量也用硬度表示.我国规定的硬度是:1L水中含的钙盐,镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于10mgCaO(将MgO也换算成CaO)时,其硬度是1°.
水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类:
很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水
0°～4° 4°～8°8°～16° 16°～30° >30°
1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
硬度测定范围:
HS