秒懂!洛氏、布氏、維氏、努氏硬度之間的換算公式大全

硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

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)。

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)。

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。

目前為止，人們已經對硬度的換算展開了一些研究，但是大多數換算公式是在實際經驗的指導下提出，並沒有形成一個公認得換算體系。

　　以下是國內在硬度換算方面的一些研究成果。

1、努氏硬度與維氏硬度的換算

　　(1)以相同硬度的物體對努氏維氏兩種壓頭具有相等的抗力為依據，分別對維氏努氏兩種壓頭在加載荷下的應力進行推導，再根據σHK=σHV得出：HV=0.968HK。本公式是在低載荷下測得，誤差比較大。此外在硬度值大於HV900時此公式誤差很大，失去參考價值。

　　(2)經過推導與修正提出努氏硬度與維氏硬度的換算公式為

　　經實際數據驗證，該公式的最大相對換算誤差為0.75%，具有較高的參考價值。

2、洛氏硬度與維氏硬度的換算

　　(1)對Hans·Qvarnstorm提出的The Qvarnstorm換算公式

進行修正後得出洛氏硬度與維氏硬度的換算公式為：

　　此公式用我國公布的黑色金屬硬度標準數據進行換算，其HRC誤差基本上在±0.4 HRC 範圍內，其最大誤差也僅士0.9HRC，計算的HV誤差最大為±15HV。

　　(2)根據不同壓頭所受應力σHRC=σHV，通過對洛氏硬度與維氏硬度壓痕深度關係曲線的分析得出公式

　　本公式與國家標準實驗換算值對照,換算式計算結果與標準實驗值之誤差為±0.1HRC。

　　(3)根據實際的實驗數據利用線性回歸的方法對洛氏硬度與維氏硬度的換算進行探討，得出公式：

　　本公式使用範圍小，誤差較大，但計算簡便，在對精度要求不高時可以使用。

3、洛氏硬度與布氏硬度的換算

(1)對布氏壓痕和洛氏壓痕深度關係進行分析，根據壓頭的應力σHRC
=σHB得出換算公式

　　計算結果與國家標準實驗值對照，換算式計算結果與標準實驗值之誤差為±0.1HRC。

(2)根據實際實驗數據用線性回歸法得到公式

　　公式誤差偏大，使用範圍偏小，但計算簡便，在對精度要求不高的情況下可以使用。

4、布氏硬度與維氏硬度的換算

　　布氏硬度與維氏硬度的關係，同樣根據σHB=σHV得出公式此公式換算結果與國家標準換算值對照，換算誤差為±2HV。

5、努氏硬度與洛氏硬度的換算

　　因為努氏硬度與洛氏硬度的對應曲線類似於拋物線[7]，故由曲線得出近似的換算公式為

此公式可以作為使用參考。

智者見智仁者見仁，另外說法：

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

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。

抗拉強度
Rm
N/mm2

維氏硬度
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

抗拉強度
Rm
N/mm2

維氏硬度
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

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。

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

附錄G 鋼的硬度值換算（續）

表1 鋼的維氏硬度（HV）與其他硬度和強度的近似換算值a（續）

維

氏

硬

度

布氏硬度

10－mm鋼球

3000－kg負荷b

洛氏硬度b

表面洛氏硬度

表面金剛石圓錐壓頭

肖

氏

硬

度

抗拉強度

（近似值）

Mpa

(1000psi)

維

氏

硬

度

標準

鋼球

鎢－硬質

合金鋼球

A.    標尺

60-kg負荷

金剛圓錐壓頭

標尺

100-kg負荷

金剛圓錐壓頭

標尺

100-kg負荷

金剛圓錐壓頭

標尺

100-kg負荷

金剛圓錐壓頭

15-N

標尺

15－kg

負荷

30-N

標尺

30－kg

負荷

45-N

標尺

45-kg

負荷

HV

HBS

HBW

HRA

HRB

HRC

HRD

HR15N

HR30N

HR45N

HS

σb

HV

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

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

95

90

85

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

95

90

86

81

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

95

90

86

81

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

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

50

－

47

－

45

－

42

－

41

－

40

－

38

－

37

－36

－

34

33

32

30

29

28

26

25

24

22

21

20

－

－

－

－

－

－

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

95

90

85

a）在本表中用黑體字表示的值與按ASTM－E140表1的硬度轉換值一致，由相應的SAE－ASM－ASTM

聯合會列出的。

b）括號裡的數值是超出範圍的，只是提供參考。

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，您不妨一試。

以上是一家之言，隨便嘮嘮，請各位親，留言說說你的看法！

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