金相-金屬硬度檢測方法及選擇
金相-金屬硬度檢測方法及選擇
硬度是固體材料表面抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，它是衡量材料軟硬程度的一個指標，抵抗能力越高，硬度值就越高。硬度與材料的化學成分、組織狀態、加工處理、工作環境和其機械性能等有關。硬度值隨硬度試驗方法的不同，其物理意義也不同。硬度試驗根據其測試方法的不同可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。一般試驗鋼鐵硬度zui普通方法是銼試法：即用銼刀在工件邊緣上銼由其表面所呈現的擦痕深淺以判定其硬度的高低，但這種方法檢測不準確，故不太科學。而用硬度試驗機來檢驗硬度值比較準確是現代試驗硬度所常用的方法。目前常用的硬度測定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等測試方法。
一、布氏硬度（hb）
布氏硬度值是用載荷除以壓痕（球形表面積）所得的商以hb表示。它是以一定大小的試驗載荷、將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。一般為：以3000kg的載荷將直徑為10mm的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值即為布氏硬度值，單位為kgf/mm2。布氏硬度和抗拉強度有一定的近似關系，一般用于較軟材料的硬度檢測。生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度，但由于布氏硬度壓痕較大，屬于有損檢測，故不適合測成品和薄片。布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然后查表或計算，操作較繁瑣。布氏硬度檢測zui大限值為hb650，一般當試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。
二、洛氏硬度（hrc）
洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。它是用一個頂角120的金剛石圓錐體或直徑為1.58mm，3.18mm的淬硬鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，以0.002毫米作為一個硬度單位，由壓痕的深度求出材料的硬度。洛氏硬度值是一無名數，沒有單位。根據試驗標尺不同，分三種不同的標度用hra來表示。
hra：是采用60kg載荷用鉆石錐壓入器壓入求得的硬度，用于硬度*的材料，如硬質合金等。
hrb：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料，如退火鋼、鑄鐵等。
hrc：是采用150kg載荷用鉆石錐壓入器壓入求得的硬度，用于硬度很高的材料，如淬火鋼等。
根據試驗材料硬度的不同，三種不同標度的測量范圍和應用范圍也同。
hrc適用范圍hrc20~67（相當于hb225~650），若硬度高于此范圍則用hra。檢測若硬度低于此范圍則用洛氏硬度hrb檢測。一般生產中hrc用得zui廣泛。
洛氏硬度壓痕較小，可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度，可直接在表盤上顯示、也可以數字顯示，操作方便，快捷直觀，適用于大量生產中。洛氏硬度測量值有局部性，須測數點后求平均值，歸于無損檢測一類適用成品和薄片。
三、維氏硬度（hv）
維氏硬度以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料的表面，用材料壓痕（凹坑的表面積）除以載荷值，即為維氏硬度值（hv）.hv適用于顯微鏡分析，適合測量極薄試樣。在一定條件下，與hrc可以查表互換，其經驗公式為hrc=1/10hb.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系。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，因此，硬度試驗是機械性能試驗中zui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系。
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一、布氏硬度（hb）
布氏硬度值是用載荷除以壓痕（球形表面積）所得的商以hb表示。它是以一定大小的試驗載荷、將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。一般為：以3000kg的載荷將直徑為10mm的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值即為布氏硬度值，單位為kgf/mm2。布氏硬度和抗拉強度有一定的近似關系，一般用于較軟材料的硬度檢測。生產中常用布氏硬度法測定經退火、正火和調質的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、合金結構鋼等毛胚或半成品的硬度，但由于布氏硬度壓痕較大，屬于有損檢測，故不適合測成品和薄片。布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然后查表或計算，操作較繁瑣。布氏硬度檢測zui大限值為hb650，一般當試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。
二、洛氏硬度（hrc）
洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。它是用一個頂角120的金剛石圓錐體或直徑為1.58mm，3.18mm的淬硬鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，以0.002毫米作為一個硬度單位，由壓痕的深度求出材料的硬度。洛氏硬度值是一無名數，沒有單位。根據試驗標尺不同，分三種不同的標度用hra來表示。
hra：是采用60kg載荷用鉆石錐壓入器壓入求得的硬度，用于硬度*的材料，如硬質合金等。
hrb：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料，如退火鋼、鑄鐵等。
hrc：是采用150kg載荷用鉆石錐壓入器壓入求得的硬度，用于硬度很高的材料，如淬火鋼等。
根據試驗材料硬度的不同，三種不同標度的測量范圍和應用范圍也同。
hrc適用范圍hrc20~67（相當于hb225~650），若硬度高于此范圍則用hra。檢測若硬度低于此范圍則用洛氏硬度hrb檢測。一般生產中hrc用得zui廣泛。
洛氏硬度壓痕較小，可測較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度，可直接在表盤上顯示、也可以數字顯示，操作方便，快捷直觀，適用于大量生產中。洛氏硬度測量值有局部性，須測數點后求平均值，歸于無損檢測一類適用成品和薄片。
三、維氏硬度（hv）
維氏硬度以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料的表面，用材料壓痕（凹坑的表面積）除以載荷值，即為維氏硬度值（hv）.hv適用于顯微鏡分析，適合測量極薄試樣。在一定條件下，與hrc可以查表互換，其經驗公式為hrc=1/10hb.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系。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，因此，硬度試驗是機械性能試驗中zui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系。
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