【技術】鋼材硬度對照表+洛氏布氏換算法

2021-03-01 軋鋼之家

一、硬度簡介：

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。

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。

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。

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。

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