一、什麼是硬度
金屬重要的性質之一是硬度。鐵釘子可以釘入木頭是因為鐵比木頭硬。將另一物體向某一物體表面壓入時,該物體的抵抗能力就是硬度。歸結到定義就是材料通過永久塑性變形抵抗外加載荷的強度性能。
二、常見的硬度
在硬度檢測中,我們經常會看到布氏、洛氏、維氏這些詞語。它們是什麼意思呢?小編現在慢慢向您說來.
我們知道硬度是當一個物體向某一物體壓入時,該物體的抵抗能力。那麼科學家們就根據這個原理將測試分為兩大類:劃痕硬度和壓入硬度。
所謂的劃痕硬度,簡單來說是用不同硬度的鉛筆劃待測物體表面。
壓入硬度是將某種材質、形狀的壓頭以一定的負載和速度壓入待測物體,然後根據壓痕的面積、大小或者深度來計算。其中壓入硬度根據壓入速度不一樣分為靜載壓入硬度和動載壓入硬度(也叫回跳硬度)裡氏硬度(HL)。
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,保持一段時間,去載後,負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HB>450或者試樣過小時,不能採用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:
• HRA:是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度極高的材料(如硬質合金等)。
• HRB:是採用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用於硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
• HRC:是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
3. 維氏硬度(HV)
以120kg以內的載荷和頂角為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)。
註:洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標準,稱為標尺A、標尺B、標尺C。 洛氏硬度試驗是現今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一,三種標尺的初始壓力均為98.07N(合10kgf),最後根據壓痕深度計算硬度值。標尺A使用的是球錐菱形壓頭,然後加壓至588.4N(合60kgf);標尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭,然後加壓至980.7N(合100kgf);而標尺C使用與標尺A相同的球錐菱形作為壓頭,但加壓後的力是1471N(合150kgf)。因此標尺B適用相對較軟的材料,而標尺C適用較硬的材料。實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。但各種材料的換算關係並不一致。
二、硬度對照表:
根據德國標準DIN50150,以下是常用範圍的鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。
常用HV=HB=HRC硬度對照表
抗拉強度
(N/mm2)
維氏硬度
HV
布氏硬度
HB
洛氏硬度
HRC
255
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
本表數據來自德國標準DIN50150。
硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關係。實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關係。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。
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
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
利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度
在生產現場,由於受檢測儀器的限制,經常使用布氏硬度計測量大型淬火件的硬度。如果想知道該工件的洛氏硬度值,通常的方法是,先測量出布氏硬度值,然後根據換算表,查出相對應的洛氏硬度值,這種方式顯然有些繁瑣。那麼,能否根據布氏硬度計的壓痕直徑,直接計算出工件的洛氏硬度值呢?答案當然是肯定的。根據布氏硬度和洛氏硬度換算表,可歸納出一個計算簡單且容易記住的經驗公式:HRC =(479-100D)/4,其中D為Φ10mm鋼球壓頭在30KN壓力下壓在工件上的壓痕直徑測量值。該公式計算出的值與換算值的誤差在0.5 ~ -1範圍內,該公式在現場用起來十分方便,您不妨試一試。
來源:根據網絡資料整理