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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。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)。
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)。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。
2
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
|
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
|
抗拉强度
Rm
N/mm2
|
维氏硬度
HV
|
布氏硬度
HB
|
洛氏硬度
HRC
|
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
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|
64.7
|
|
840
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65.3
|
|
860
|
|
65.9
|
|
880
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66.4
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|
900
|
|
67.0
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920
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67.5
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940
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68.0
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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。
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