硬度测量介绍没有比这个更详细的课件

硬度测量介绍1目录

概述布氏硬度显微硬度＆维氏硬度洛氏硬度

肖氏硬度 莫氏硬度 理氏硬度 邵氏硬度

2概述

概念：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是评价金属材料综合力学性能的重要指标。硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异。

分类：按测试方法分为压入法和划痕法；按施加载荷情况分静载法(如布、洛、维氏硬度)和动载法(如肖氏硬度)；特点：1)设备简单，操作方便，测量范围广；2)与材料化学成分、热处理和金相组织有一定的联系，在原材料检查和热处理质量控制方面有重要作用；

3)压痕小，非破坏性，特别适用于表面检验，如脱碳、渗碳(氮)、

表面淬火和零部件的成品检验；

4)与抗拉强度存在一定的经验关系，可以通过硬度测定来推断金

属材料的强度；另外，硬度还和金属的切削、成型和焊接性能

有关，可以用来评定材料的工艺性好坏.

3布氏硬度

布氏硬度的压头钢球直径规格：Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm三种；载荷：15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七种。可根据材料的软硬不同选择配合使用。为了在不同直径的压头和不同载荷下进行测试时，同一种材料的布氏硬度值相同，压头的直径与载荷之间要满足相似原理。相似原理是指在均质材料中，只要压入角φ(即从压头圆心压痕两端的连线之间的夹角)不变，则不论压痕大小，金属的平均抗力相等。根据迈耶尔定律只要使P/D2为一常数，就可以使压入角φ保持不变，从而保持了几何形状相似的压痕。布氏硬度试验规范注意：为了提高测量精度，通常使0.25<d/D<0.5。正常试验压痕直径的范围应为0.25D<d<0.6D，否则测量结果无效；由于压痕周围存在变形硬化现象（可达2～3倍的压痕直径），所以要求相邻两个硬度点的距离≥4d，软材料≥6d，试件厚度不小于压痕深度的10倍，压痕离试件边缘的距离应不小于压痕直径;为了不影响加载及压痕直径的测量，试样表面的粗糙度Rａ应不大于0.8um。5布氏硬度

优点：硬度代表性全面，因压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料；试验数据稳定，数据重复性强，另外，布氏硬度值和抗拉强度σb间存在一定换算关系：缺点：

压头为淬火钢球。由于钢球本身的变形问题，致使不易试验太硬的材料。一般在HB450以上就不能使用；由于压痕较大，成品检验有困难；试验过程比洛氏硬度较为复杂，不能由硬度计上直接读数（需用带刻度的低倍放大镜测出压痕直径，然后通过查表得到布氏硬度值）。6显微硬度

概念：用小的载荷把硬度测试的范围缩小到显微尺度以内就称为显微硬度。显微硬度是金相分析中常用的测试手段之一。加在锥形金刚石压头上的负荷极小，从数克到数百克，在试样上所留的压痕也极微小，压痕对角线一般只有几个微米到几十个微米(用金相显微镜测量)，因而使得欲评定某一相或结构组分的硬度成为可能，进而为组织分析或性能分析提供依据。

分类：1)锥面夹角为136°的正方锥体压头，又称维氏（Vikers）锥体，

d1=d2。它的应用较为广泛。在我国及欧洲各国均采用这一类型

的压头；符号:HV—维氏硬度2)菱面锥体压头，又称克诺伯（Knoop）型压头。7d1=d2此类压头在美国使用较为普遍；符号:HK—努氏硬度

7显微硬度

计算方法：

A是压痕面积，P是负荷（g），α是维氏锥体的夹角，d是压痕对角线长(um)。当α=136°时，则：

AP是压痕的投影面积（μm2），P是负荷（g），L是压痕长对角线长度(um)，W是压痕短对角线长度(um).当W=0.14056L时，表达方式：

400HV0.1或400HK0.1---HV（HK）代表显微硬度，0.1代表载荷大小，400代表显微硬度值，保荷时间在15～20s，如果不是15～20s，需要标明：400HV0.1/30，说明保荷时间是30s。注意：1)压痕中心距试样边缘的距离，或两相邻压痕中心之间的距离，应不小于二倍

压痕对角线之长；2)试验矿物时，上述之距离应不低于五倍压痕对角线之长；3)试样厚度应不小于压痕对角线长度一倍半；4)试验金属合金的单独结构部分时，同样采用上列规程，并以晶粒之边界视作试样之边界。8显微硬度

优点：

1)不存在布氏硬度试验时，要求载荷P和压头直径D所规定条件的约束，以及压头变形问题；2)不存在洛氏硬度法那种硬度值无法统一的问题，不仅载荷可以任意选取，而且材质不论软硬，测量数据稳定可靠，精度高；缺点：

硬度值需通过测量对角线长度后才能计算（或查表）出来，因此测量效率不如洛氏硬度高。附：10洛氏硬度注意：

1)压痕位置的选择：压痕离试样边缘及压痕之间的距离应大于2.5倍压痕直径；

2)操作动作的要求：加载、卸载要平稳，避免猛力；

3)未知样品的软硬情况下，应当首先测量HRA或HRC；明确比较软后，即，HRA≤60（HRC≤20）再测量HRB，避免损坏钢球压头；4)试样试验面粗糙度Ra应不大于0.8um；5)试样的最小厚度应不小于压痕深度的10倍；

6)试样表面是球面或圆柱面时，测量硬度前，需根据曲面曲率半径R的大小和材料本身(试验面为平面情况下)硬度的高低加以修正(GB230)；7)高硬度材料，保压2s,中等硬度材料保压6～8s，低硬度材料，即主载荷加上后，数据一直变化的，保压20～30s.优点：压痕小（对试样的外观没有损害、影响），可测量高硬度，可直接读数，操作方便，效率高。表面洛氏硬度(表面粗糙度影响？)：又叫轻荷洛氏，符号HRN/HRT,前者是金刚石圆锥压头，后者是钢球压头。标尺以15N，30N，45N，15T，30T，45T表示。其中15，30，45表示试验负荷。如HR30N50，HR15T90.测定极薄工件硬化层或镀层.原理与洛氏硬度完全一致，两点重要区别在于：1)表面洛氏硬度以每压入0.001mm作为一度；2)设备更精密，初始载荷减为3KGF，总载荷分别减为15、30和45KGF，远比洛氏硬度低.

12肖氏硬度

一种动载硬度，用规定重量和形状的金刚石冲头，从一定高度自由下落到金属表面，根据冲头回弹的高度来衡量材料硬度的大小，又被称为弹性回跳硬度。冲头的动能一部分消耗于试样表面的塑性变形，另一部分则以弹性变形方式将能量重新释放出来时，使冲头回跳。硬度与回跳高度成正比，回跳的越高，则硬度越大。

HS=K·h2/h1

h2:回弹高度；

h1:初始高度；

K：肖氏硬度系数.以完全淬硬的高碳钢作为标准试样，以回跳的平均高度定为100单位，然后把刻度盘等分为100度，考虑到比钢的硬度值更高的材料试验，从100再向上向外推到140。肖氏硬度计有目测式（C型、SS型）及表盘自动记录式（D型）两种。肖氏硬度最佳的测量范围为20～90HS，即相当于112HBS（72HRB）开始直到65HRC范围内的各种金属材料的硬度。14肖氏硬度

特点：

肖氏硬度计是一种轻便手提式硬度计，操作方便，结构简单，测试效率高。特别适用于很多大型冷轧辊及大的冷硬铸铁辊、曲轴等高硬度大零件的硬度测试。缺点：误差来源多，测试试验准确性较差，对于弹性系数相当大的材料其试验结果不能相互比较。对于大型零件，因难于保证零件的表面粗糙度和冲头垂直下落，试验误差较大。附：(肖氏硬度计技术参数)15莫氏硬度

一种划痕硬度(最古老方式，以一个固体物被另一固体物擦刻划伤来确定、判别)，它是以材料抵抗划痕的能力作为衡量硬度的依据。莫氏硬度首先由矿物学家和宝石收集、检验师采用，主要用于无机非金属材料，特别是矿物。1822年Mohs首先提出一个半定量概念：以滑石作为1和以金刚石作为10，分成10个等级.莫氏硬度在矿物学及宝石鉴别上仍相当广泛。

莫氏硬度不能很好适用金属，这是因为较硬的金属的莫氏硬度值在4～8之间，不能很好划分细的等级，同时硬度值的测试与刻划端的位向和倾斜角度相关，这些是难以事先确切了解的。另一类型刻划硬度是应用金刚石触头在一定载荷下刻划被测物体表面。我国现在应用的用锉刀检验硬度的标准实际上也是刻划硬度的方法。16理氏硬度

击体反弹速度(Vb)与冲击速度(Va)之比乘以1000.材料越硬，其反弹速度也越大测试时，具有碳化钨测量头的冲击体借弹簧力打向被测试件表面，冲击后反弹。冲