力学性能试验第四章硬度

1、第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center1 力学性能试验力学性能试验第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center2nGB/T 10623-2008 金属材料金属材料 力学性能试验术语（力学性能试验术语（ISO 23718：2007，mod）（代替）（代替GB/T 10623-1989 金属力学性能试验术语）金属力学性能试验术语）nGB/

2、T 2975-1998 钢及钢产品钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备（力学性能试验取样位置及试样制备（ISO 377：1997，eqv）nGB/T 8170-2008 数值修约规则与极限数值的表示和判定（代替数值修约规则与极限数值的表示和判定（代替GB/T 1250-1989、GB/T 8170-1987 数值修约规则）数值修约规则）nGB/T 1172-1999 黑色金属硬度及强度换算值黑色金属硬度及强度换算值nGB/T 3771-1983 铜合金硬度与强度换算值铜合金硬度与强度换算值nJB/T 6050-2006 钢铁热处理零件硬度测试通则钢铁热处理零件硬度测试通则nEN ISO

3、18265-2003 金属材料金属材料 硬度值的换算硬度值的换算绪论绪论 硬度试验有关标准和基本概念硬度试验有关标准和基本概念1 1 硬度试验有关的基础标准硬度试验有关的基础标准第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center32 其他硬度试验方法标准其他硬度试验方法标准 nGB/T 18449.1-2001 金属努氏硬度试验方法金属努氏硬度试验方法 第第1部分：试验方法部分：试验方法（GB/T 18449.1-2009 金属努氏硬度试验方法金属努氏硬度试验方法 第第1部分：试验方法部分：

4、试验方法 2010-04-01起实施）起实施）nGB/T 18449.2-2001 金属努氏硬度试验金属努氏硬度试验 第第2部分：硬度计的检验部分：硬度计的检验nGB/T 18449.3-2001 金属努氏硬度试验金属努氏硬度试验 第第3部分：标准硬度块的部分：标准硬度块的标定标定nGB/T 18449.4-2009 金属材料金属材料 努氏硬度试验努氏硬度试验 第第4部分：硬度值表部分：硬度值表 2010-04-01起实施起实施 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center43 硬度计

5、的计量硬度计的计量nJJG 150-2005 金属布氏硬度计检定规程金属布氏硬度计检定规程nJJG 112-2003 金属洛氏硬度计（金属洛氏硬度计（A，B，C，D，E，F，G，H，K，N，T标尺）检定规程标尺）检定规程nJJG 151-2006 金属维氏硬度计检定规程金属维氏硬度计检定规程nJJG 747-1999 里氏硬度计检定规程里氏硬度计检定规程 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center54 试验机的有关标准试验机的有关标准 nGB/T 2611-2007 试验机试验机 通

6、用技术要求（替代通用技术要求（替代 GB/T 2611-1992 试验机通用技术要求）试验机通用技术要求）nGB/T 3159-2008 液压式万能试验机（替代液压式万能试验机（替代 GB/T 3159-1992 液压液压式万能试验机、式万能试验机、GB/T 3722-1992 液压式压力试验机）液压式压力试验机）nGB/T 16491-2008 电子式万能试验机（替代电子式万能试验机（替代 GB/T 16491-1996 电电子式万能试验机）子式万能试验机）nGB/T 16826-2008 电液伺服万能试验机（替代电液伺服万能试验机（替代 GB/T 16826-1997电液式万能试验机）电液

7、式万能试验机） 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center65 常用硬度试验常用硬度试验常用硬度试验：常用硬度试验： 布氏硬度试验布氏硬度试验 洛氏硬度试验洛氏硬度试验 维氏硬度试验维氏硬度试验 肖氏硬度试验肖氏硬度试验 里氏硬度试验里氏硬度试验 本章内容的特点：本章内容的特点： 与标准结合得比较好，许多内容直接从标准中来的。与标准结合得比较好，许多内容直接从标准中来的。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehi

8、cle Technical Center7 金属的硬度，是金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变金属的硬度，是金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕和划痕的能力，是衡量金属材料软硬程度的一种指形、压痕和划痕的能力，是衡量金属材料软硬程度的一种指标。标。 从硬度的影响因素看，硬度与金属材料的化学成分、金从硬度的影响因素看，硬度与金属材料的化学成分、金相组织、热处理工艺、冷加工变形等密切有关。从使用来看，相组织、热处理工艺、冷加工变形等密切有关。从使用来看，硬度与强度、塑性、韧性、耐磨性等有关。硬度与强度、塑性、韧性、耐磨性等有关。 硬度试验方法的分类：硬度试验方法的分类： 硬度值的物理意义：硬度

9、值的物理意义： 硬度试验方法的选择：硬度试验方法的选择：6 金属硬度的基本概念金属硬度的基本概念第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center8第一节第一节 布氏硬度试验布氏硬度试验0 布氏硬度试验的有关标准布氏硬度试验的有关标准GB/T 231-1984 金属布氏硬度试验方法金属布氏硬度试验方法GB/T 231.1-2002 金属金属布氏硬度试验布氏硬度试验 第第1部分：部分：试验方法试验方法替代替代 GB/T 231-1984; 等效采用国际标准等效采用国际标准 ISO 6506-1

10、:1999 金属材料金属材料布氏硬度试验布氏硬度试验 第第 1 部分：试验方法。部分：试验方法。除了试样表面质量要求比国际标准规定明确外，除了试样表面质量要求比国际标准规定明确外，技术内容完全相同。技术内容完全相同。GB/T 231.1-2009 金属金属材料材料 布氏硬度试验布氏硬度试验 第第1部分：试验方法部分：试验方法替代替代GB/T 231.1-2002; 2010-04-01起实施起实施;修改采用国际标准修改采用国际标准ISO 6506-1:2005 金属材料金属材料 布氏硬度试验布氏硬度试验 第第 1 部分：试验方法。部分：试验方法。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上

11、海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center9压头：硬质合金球。压头：硬质合金球。 GB/T 231.1-2009 在引言中在引言中明确规定了明确规定了本版标准本版标准只允许使用硬质合金压头。只允许使用硬质合金压头。且明确指出布氏硬度且明确指出布氏硬度HBW，不应与以前的符号，不应与以前的符号HB 和钢球压头的确和钢球压头的确HBS 相混淆。相混淆。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center10GB/T 231.2-200

12、2 金属金属布氏硬度试验布氏硬度试验 第第2部分：部分：硬度计的检验与校准硬度计的检验与校准替代替代 GB/T 6269-1997 布氏硬度计的检验；布氏硬度计的检验；修改采用国际标准修改采用国际标准 ISO 6506-2:1999 金属材料金属材料 布氏硬度试验布氏硬度试验 第第 2 部分：硬度计的检验与校准部分：硬度计的检验与校准GB/T 231.3-2002 金属金属布氏硬度试验布氏硬度试验 第第3部分：部分：标准硬度块的标定标准硬度块的标定替代替代 GB/T 6270-1997 标准布氏硬度块的标定；标准布氏硬度块的标定；修改采用国际标准修改采用国际标准 ISO 6506-3:1999

13、 金属材料金属材料 布氏硬度试验布氏硬度试验 第第3部分：标准硬度块的标定部分：标准硬度块的标定GB/T 231.4-2009 金属金属材料材料 布氏硬度试验布氏硬度试验 第第4部分：硬度值表部分：硬度值表 2010-04-01起实施。单独将平面布氏硬度值计起实施。单独将平面布氏硬度值计算表列为一部分；等同采用国际标准算表列为一部分；等同采用国际标准 ISO 6506-4:2005 金属材料金属材料 布氏硬度试验布氏硬度试验 第第 4部分：平部分：平面布氏硬度值表面布氏硬度值表第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicl

14、e Technical Center11一、试验原理一、试验原理布氏硬度计布氏硬度计 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center12HBW=0.102F/ S = 0.102F / Dh222102. 0dDDDFHBW 压痕的表面积通过压痕的压痕的表面积通过压痕的平均直径平均直径和压头直径计算得到。和压头直径计算得到。 d是变量，试验时测量是变量，试验时测量d，得出，得出HBW。 布氏硬度一般不标单位。布氏硬度一般不标单位。 GB/T 231.1-2002（2009）标准规定）标准

15、规定的布氏硬度试验范围上限为的布氏硬度试验范围上限为650 HBW。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center13二、布氏硬度的表示方法二、布氏硬度的表示方法第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center14 布氏硬度试验中，只有试验布氏硬度试验中，只有试验力和压头直径恒定的条件下，所力和压头直径恒定的条件下，所测得的硬度值才具有可比性。在测得的硬度值才具有可比性。在布氏硬度试

16、验时，要求根据试样布氏硬度试验时，要求根据试样的材料和厚度，选用适当大小的的材料和厚度，选用适当大小的试验力和球直径。在这种情况下，试验力和球直径。在这种情况下，为了使得同一材料的试验所测得为了使得同一材料的试验所测得的布氏硬度值相同，或在不同试的布氏硬度值相同，或在不同试样上所测得的结果具有可比性，样上所测得的结果具有可比性，就必须应用就必须应用“压痕相似原理压痕相似原理”。三、相似原理的应用三、相似原理的应用第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center15三、相似原理的应用三、相似

17、原理的应用 试验时要保持试验时要保持 值为常数，就可保证几何相似的压痕。值为常数，就可保证几何相似的压痕。因此，对同一材料选用不同的因此，对同一材料选用不同的F和和D时，应使时，应使 值保持为常值保持为常数。数。2DF2DF 实际试验时，为了得到准确的试验结果，除实际试验时，为了得到准确的试验结果，除F和和D应满足应满足上述选配原则，还应通过上述选配原则，还应通过F和和D 的选择，使压痕直径的选择，使压痕直径d限定在限定在0.240.60D之间，否则结果无效。之间，否则结果无效。 d=0.375D最理想。最理想。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心

18、 Commercial Vehicle Technical Center16GB/T 231.1中不同材料的试验力中不同材料的试验力-压头球直径平方压头球直径平方 的比率的比率2DF第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center17第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center18四、试样要求四、试样要求 试样表面应平坦光滑，不应有氧化皮及外界污物，尤其不试样表面应平坦光滑，不应有

19、氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂。试样表面应能保证压痕直径的精确测量，表面粗应有油脂。试样表面应能保证压痕直径的精确测量，表面粗糙度参数糙度参数Ra一般不大于一般不大于1.6m。 制备试样时，应使过热或冷加工等因素对试样表面性能的制备试样时，应使过热或冷加工等因素对试样表面性能的影响减至最小。影响减至最小。 试样厚度至少应为压痕深度的试样厚度至少应为压痕深度的8倍。试验后，试样背部如倍。试验后，试样背部如出现可见变形，则表明试样太薄。试样最小厚度与压痕平均出现可见变形，则表明试样太薄。试样最小厚度与压痕平均直径的关系见标准附录。直径的关系见标准附录。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽

20、车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center19第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center20 必须符合必须符合GB/T 231.2-2002 规定的要求。规定的要求。 各级试验力的误差均应在各级试验力的误差均应在GB/T 231.2-2002规定的试验力规定的试验力标称值的标称值的1.0%以内。硬质合金球的要求。以内。硬质合金球的要求。 压痕测量装置的标尺分度应能估测到压痕直径的压痕测量装置的标尺分度应能估测到压痕直

21、径的0.5%以内。以内。 硬度计的示值误差和示值重复性要满足硬度计的示值误差和示值重复性要满足GB/T 231.2-2002 （P72 表表4-1）规定的要求。）规定的要求。 硬度计由国家计量部门定期检定（检定周期一般一年）。硬度计由国家计量部门定期检定（检定周期一般一年）。 硬度计的日常检查按硬度计的日常检查按GB/T 231. 1-2009 附录附录A。五、试验设备要求五、试验设备要求第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center21d5个压痕直径的总平均值；个压痕直径的总平均值；H

22、标准硬度块的标定硬度值。标准硬度块的标定硬度值。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center22（一）（一） 硬度计的检查（硬度计的检查（GB/T 231. 1-2009 附录附录A） 六、补充六、补充第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center23（二）（二） 压痕测量装置的检查压痕测量装置的检查 用测微尺进行检查用测微尺进行检查 将测量装置各工作范围分成将测量装置各工作范围

23、分成5个间隔，个间隔，在分级测微尺上测量进行检查，其最大允在分级测微尺上测量进行检查，其最大允许误差为许误差为0.5%。 使用标准硬度块上的标准压痕进行检查使用标准硬度块上的标准压痕进行检查 GB/T 231.3-2002的标准硬度块上一的标准硬度块上一般有般有5个压痕，选定标准硬度块上的某一压个压痕，选定标准硬度块上的某一压痕，测量压痕直径，测得压痕直径与标准痕，测量压痕直径，测得压痕直径与标准压痕直径的最大允许误差为压痕直径的最大允许误差为1.0%。 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical

24、 Center24（一）试验温度（一）试验温度 试验一般在试验一般在1035 室温下进行，对于温度要求严格的试验，温室温下进行，对于温度要求严格的试验，温度为度为23 5 。有严格温度要求的，在试验报告中要说明试验温度。有严格温度要求的，在试验报告中要说明试验温度。七、试验操作要点七、试验操作要点（二）试样的支撑（二）试样的支撑 试样表面、支承面、试验台面应清洁和无外界污物（氧化皮、油、试样表面、支承面、试验台面应清洁和无外界污物（氧化皮、油、灰尘等）。试样应稳固地放置于试验台面上，保证在试验过程中不发生灰尘等）。试样应稳固地放置于试验台面上，保证在试验过程中不发生倾斜、位移及挠曲；倾斜、位移

25、及挠曲； 试验力作用方向垂直于试验面；试验力作用方向垂直于试验面； 不规则工件，应有专门的试样支撑。不规则工件，应有专门的试样支撑。 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center25相似原理及应用相似原理及应用1 根据试样尺寸（被测平面、厚度）确定根据试样尺寸（被测平面、厚度）确定球压头直径；优先选用球压头直径；优先选用10mm球压头；球压头；2 铸铁材料，球压头直径不小于铸铁材料，球压头直径不小于2.5mm；3 试验力选择保证压痕直径试验力选择保证压痕直径d=0.240.60D。 不

26、同材料的试验力不同材料的试验力-压头球直径平方压头球直径平方的比率的比率（三）压头直径和试验力的选择（三）压头直径和试验力的选择第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center26（四）试验加力和试验力保持时间（四）试验加力和试验力保持时间 使压头与试样表面接触，无冲击和震动地垂直于试验面使压头与试样表面接触，无冲击和震动地垂直于试验面施加试验力，直至达到规定试验力值。从加力开始至全部试施加试验力，直至达到规定试验力值。从加力开始至全部试验力施加完毕的时间应在验力施加完毕的时间应在2S8S

27、之间。试验力保持时间为之间。试验力保持时间为10S15S。对于要求试验力保持时间较长的材料，试验力保。对于要求试验力保持时间较长的材料，试验力保持时间允许误差应在持时间允许误差应在2S。 在整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击在整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击和震动。和震动。（五）压痕间距（五）压痕间距 任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕对角线长度任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕对角线长度的的2.5倍；两相邻压痕中心间距离至少应为压痕对角线长度倍；两相邻压痕中心间距离至少应为压痕对角线长度的的3倍。倍。（六）测量压痕直径（六）测量压痕直径相互垂直方向，查相互垂

28、直方向，查GB/T 231.4-2009第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center27 试验后，检查试样背面，如试样背面出现可见变形痕迹，试验后，检查试样背面，如试样背面出现可见变形痕迹，则表明试样太薄，试验结果无效。则表明试样太薄，试验结果无效。压痕直径压痕直径d=0.240.60D。 在读数显微镜或其他测量装置上测量压痕直径。应在两相在读数显微镜或其他测量装置上测量压痕直径。应在两相互垂直方向测量，用两个读数的平均值计算布氏硬度，或查互垂直方向测量，用两个读数的平均值计算布氏硬度

29、，或查表（表（GB/T 231.4-2009）得布氏硬度值。）得布氏硬度值。 数值修约：数值修约：3位位有效数字。有效数字。 应注意材料的各向异性，例如经过大变形量冷加工，这样应注意材料的各向异性，例如经过大变形量冷加工，这样压痕直径在不同方向可能有较大差异。压痕直径在不同方向可能有较大差异。八、试验结果处理八、试验结果处理第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center28 布氏硬度适用于退火、正火状态的钢铁件、铸件、有色金布氏硬度适用于退火、正火状态的钢铁件、铸件、有色金属及其合金，特

30、别是对软的金属，如铅、铝和锡等更为适宜。属及其合金，特别是对软的金属，如铅、铝和锡等更为适宜。 优点：布氏硬度采用较大直径的球压头，所得的压痕面积优点：布氏硬度采用较大直径的球压头，所得的压痕面积较大，因此所得的硬度值反映了材料在较大范围内的平均性较大，因此所得的硬度值反映了材料在较大范围内的平均性能。由于压痕较大，所得数据稳定，重复性强。能。由于压痕较大，所得数据稳定，重复性强。 缺点：对不同的材料需要更换压头和试验力，压痕直径的缺点：对不同的材料需要更换压头和试验力，压痕直径的测量较麻烦。压痕较大，对成品件不一定适合。测量较麻烦。压痕较大，对成品件不一定适合。九、应用范围及优缺点九、应用范

31、围及优缺点第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center29第二节第二节 洛氏硬度试验洛氏硬度试验0 洛氏硬度试验的有关标准洛氏硬度试验的有关标准GB/T 230-1991 金属洛氏硬度试验方法金属洛氏硬度试验方法GB/T 1818-1994 金属表面洛氏硬度试验方法金属表面洛氏硬度试验方法GB/T 230.1-2004 金属金属洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第1部分：部分：试验方法（试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）标尺）标准替代标准替代 GB/T 230-199

32、1、 GB/T 1818-1994 ，GB/T 230.1-2004 是是2个标准的合并；个标准的合并；修改采用国际标准修改采用国际标准 ISO 6508-1:1999 金属材料金属材料 洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第1部分部分: 试验方法试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺标尺)。GB/T 230.1-2009 金属材金属材料料 洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第1部部分：试验方法（分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）标尺）标准替代标准替代GB/T 230.1-2004；2010-04-01起实施，修改采用国际标准起实施，修改采用国际标准ISO 65

33、08-1:2005 金属材料金属材料洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第 1 部分：部分：试验方法试验方法。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center30GB/T 230.2-2002 金属金属洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第2部分：部分：硬度计的检验与校准硬度计的检验与校准标准替代：标准替代：GB/T 2848-1992 洛氏硬度计洛氏硬度计 技术技术要求、要求、GB/T 3773-1993 表面洛氏硬度计表面洛氏硬度计 技术技术要求要求标准修改采用国际标准标准修改采用国际标准 ISO 6

34、508-2:1999 金属金属材料材料 洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第2部分：硬度计的检验与部分：硬度计的检验与校准校准GB/T 230.3-2002 金属金属洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第3部分：部分：标准硬度块的标定标准硬度块的标定标准替代：标准替代：GB/T 2850-1992 标准洛氏硬度块、标准洛氏硬度块、GB/T 3774-1993 标准表面洛氏硬度块标准表面洛氏硬度块修改采用国际标准修改采用国际标准 ISO 6508-3:1999 金属材料金属材料 洛氏硬度试验洛氏硬度试验 第第3部分：标准硬度块的标定部分：标准硬度块的标定第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商

35、用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center31 洛氏硬度试验方法与布氏硬度试验方法不同，它不是通过测量洛氏硬度试验方法与布氏硬度试验方法不同，它不是通过测量压痕面积来计算硬度值，而是压痕面积来计算硬度值，而是采用测量压痕深度来计算硬度值采用测量压痕深度来计算硬度值。 洛氏硬度试验压头采用洛氏硬度试验压头采用120金刚金刚石圆锥、石圆锥、硬质合金球硬质合金球压头。压头。 原理：试验时，压头分两个步骤压原理：试验时，压头分两个步骤压人试样表面。先施加初试验力人试样表面。先施加初试验力F0 ，使，使试样表面产生一个初始的压入深度试样表面产生一个

36、初始的压入深度h0，以此作为测量压痕深度的基准。然后以此作为测量压痕深度的基准。然后施加主试验力施加主试验力F1，其压痕深度的增量，其压痕深度的增量为为h1。经规定保持时间后，卸除主试。经规定保持时间后，卸除主试验力验力F1 ，测量在初试验力下的残余压，测量在初试验力下的残余压痕深度痕深度h。 h是反映洛氏硬度高低的是反映洛氏硬度高低的量。量。 h越大，洛氏硬度值越低。越大，洛氏硬度值越低。一、试验原理一、试验原理第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center32 为了符合习惯上数值越大

37、，硬度越高的概念，人为引入一常数为了符合习惯上数值越大，硬度越高的概念，人为引入一常数N以以上式作为洛氏硬度值的指标，用上式作为洛氏硬度值的指标，用HR表示：表示： HR=N-h/S对于对于HRA、HRC、HRD： HR=100-h/0.002对于对于HRB、HRE、HRF、HRG、HRH、 HRK HR=130-h/0.002对于对于HRN、HRT HR=100-h/0.001第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center33第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车

38、商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center34二、洛氏硬度的表示方法二、洛氏硬度的表示方法第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center35三、试样要求三、试样要求 试样表面应尽可能是平面，不应有氧化皮及外界污物，尤试样表面应尽可能是平面，不应有氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂。建议表面粗糙度其不应有油脂。建议表面粗糙度Ra不大于不大于0.8m。 制备试样时，应使过热或冷加工等因素对试样表面性能的制备试样时，应使过热或冷加工等因素对试样

39、表面性能的影响减至最小。影响减至最小。 对于用金刚石圆锥压头进行的试验，试样或试验层厚度应对于用金刚石圆锥压头进行的试验，试样或试验层厚度应不小于残余压痕深度的不小于残余压痕深度的10倍；对于用球压头进行的试验，试倍；对于用球压头进行的试验，试样或试验层的厚度应不小于残余压痕深度的样或试验层的厚度应不小于残余压痕深度的15倍。试验后，倍。试验后，试样背部不应出现可见变形试样背部不应出现可见变形（ GB/T 230.1-2009附录附录B ） 。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Cente

40、r36 试验力符合规定的要求。试验力符合规定的要求。 硬度压头符合规定的要求。硬度压头符合规定的要求。 压痕测量装置符合规定的要求。压痕测量装置符合规定的要求。 硬度计的示值误差和示值重复硬度计的示值误差和示值重复性要满足标准规定的要求。性要满足标准规定的要求。 硬度计由国家计量部门定期检硬度计由国家计量部门定期检定（检定周期一般一年）。定（检定周期一般一年）。 硬度计的日常检查。硬度计的日常检查。四、试验设备要求四、试验设备要求第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center37第四章第

41、四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center38操作者对硬度计日常检查的方法操作者对硬度计日常检查的方法 每次更换压头、支撑后，以及大批量试验前，或距前一次试每次更换压头、支撑后，以及大批量试验前，或距前一次试验超过验超过24h，操作者应按，操作者应按GB/T 230.1-2004 附录附录E的规定对硬度计的规定对硬度计进行日常检查。进行日常检查。 在日常检查中，对硬度计的直接检验太耗费时间且费用太高。在日常检查中，对硬度计的直接检验太耗费时间且费用太高。建议采用如下方法建议采用如下方法: 在

42、使用中每日对硬度计至少做一次检查。在使用中每日对硬度计至少做一次检查。 检查之前，应预先打两个压痕以保证试样、压头及支座处于检查之前，应预先打两个压痕以保证试样、压头及支座处于正常状态。这两个压痕不作为试验数据。正常状态。这两个压痕不作为试验数据。 在与试验材料硬度值相近的标准硬度块上至少打三个压痕，在与试验材料硬度值相近的标准硬度块上至少打三个压痕，如果硬度读数平均值与标准块硬度值之差在如果硬度读数平均值与标准块硬度值之差在GB/T 230.2 表表5规定规定（P77表表4-3）范围内，则认为硬度计合格，否则应进行直接检验。）范围内，则认为硬度计合格，否则应进行直接检验。第四章第四章 金属硬

43、度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center39第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center40测量设备性能的准确与否，直接影响到实验室检定、校测量设备性能的准确与否，直接影响到实验室检定、校准、检测结果的准确可靠。为保证测量设备性能满足预期的准、检测结果的准确可靠。为保证测量设备性能满足预期的使用要求，保证其量值的溯源性，须定期进行校准或检定。使用要求，保证其量值的溯源性，须定期进行校准或检定。

44、然而由于测量设备固有特性的变化或漂移，在每次检定或校然而由于测量设备固有特性的变化或漂移，在每次检定或校准后并不能保证其量值始终得到维持，因此，在日常工作中准后并不能保证其量值始终得到维持，因此，在日常工作中需要经常对测量设备的性能进行核查，以便及时识别可能发需要经常对测量设备的性能进行核查，以便及时识别可能发生的超出预期范围的变化或失效，确认其性能是否得到有效生的超出预期范围的变化或失效，确认其性能是否得到有效维持或是否满足其使用要求而不会得到非预期的使用。维持或是否满足其使用要求而不会得到非预期的使用。因此，期间核查的概念可以表述为：在测量设备相邻两因此，期间核查的概念可以表述为：在测量设

45、备相邻两次校准或检定期间，采用可信的方法对其使用功能及测量性次校准或检定期间，采用可信的方法对其使用功能及测量性能进行的一种核查，以能进行的一种核查，以验证其是否得到有效维持验证其是否得到有效维持，即旨在确，即旨在确认测量设备校准状态的认测量设备校准状态的可信程度可信程度。 期间核查的概念及目的期间核查的概念及目的第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center41 按按 GB/T 230.2-2002 进行硬度计的示值误差和示值重复性检查。进行硬度计的示值误差和示值重复性检查。 示值误差

46、：示值误差： 在标准硬度块上均匀地测定在标准硬度块上均匀地测定6个硬度值。第一点不计，取后个硬度值。第一点不计，取后5个测定个测定值的算术平均值，硬度计的示值误差：值的算术平均值，硬度计的示值误差：示值误差示值误差= 5个测定值的算术平均值个测定值的算术平均值-标准块标定的硬度值标准块标定的硬度值 示值重复性：示值重复性： 5个测定的硬度值，示值重复性为：个测定的硬度值，示值重复性为：示值重复性示值重复性=最大硬度最大硬度-最小硬度最小硬度 示值误差和示值重复性应满足示值误差和示值重复性应满足GB/T 230.2-2002表表5（P77表表4-3）的要）的要求。求。硬度计的示值误差和示值重复性

47、检查硬度计的示值误差和示值重复性检查 硬度计的示值误差和示值重复性是对洛氏硬度计的综合检查（期间核硬度计的示值误差和示值重复性是对洛氏硬度计的综合检查（期间核查），是硬度试验结果的重要技术参数。查），是硬度试验结果的重要技术参数。第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center42GB/T 230.2 表表5（P77表表4-3）第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center43例：洛

48、氏硬度标尺（例：洛氏硬度标尺（2070HRC） 。1 标准硬度块硬度值：标准硬度块硬度值：43.2HRC；2 标准要求：示值允许误差标准要求：示值允许误差1.5HRC；示值重复性；示值重复性0.8个洛氏个洛氏位或位或0.02（100-H），取较大者，），取较大者，43.2HRC时取时取1.1HRC；3 测测5次，硬度值为：次，硬度值为：42.4、42.8、43.0、44.0、44.2HRC，平均，平均43.3HRC；4 计算：计算：示值误差示值误差= 5个测定值的算术平均值个测定值的算术平均值-标准块标定的硬度值标准块标定的硬度值 =43.3-43.2=0.1HRC 1.5HRC（合格）（合格

49、） 示值重复性示值重复性=最大硬度最大硬度-最小硬度最小硬度 =44.2- 42.4=1.8HRC 1.1HRC （不合格）（不合格）第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center44（一）试验温度（一）试验温度 试验一般在试验一般在1035 室温下进行，对于温度要求严格的试验，温度室温下进行，对于温度要求严格的试验，温度为为23 5 。有严格温度要求的，在试验报告中要说明试验温度。有严格温度要求的，在试验报告中要说明试验温度。五、试验操作要点五、试验操作要点（二）（二）洛洛氏硬度标尺的

50、选择氏硬度标尺的选择 HRA硬质材料的洛硬质材料的洛氏硬度，如硬质合金、很薄很硬的钢材，表面氏硬度，如硬质合金、很薄很硬的钢材，表面硬化层较薄的钢材。硬化层较薄的钢材。 HRB低合金钢、软合金、铜合金、铝合金及可锻铸铁等中、低硬低合金钢、软合金、铜合金、铝合金及可锻铸铁等中、低硬度材料。度材料。 HRC一般钢材，硬度较高的铸件，淬火回火的合金钢等。一般钢材，硬度较高的铸件，淬火回火的合金钢等。 HRN、HRT 测极薄工件及氮化层、金属镀层的表面硬度。测极薄工件及氮化层、金属镀层的表面硬度。 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial

51、 Vehicle Technical Center45（三）硬度计的检查（三）硬度计的检查 试验前，对硬度计的工作状态进行检查。试验前，对硬度计的工作状态进行检查。（四）试样的支撑与固定（四）试样的支撑与固定 试样表面、支承面、试验台面应清洁和无外界污物（氧化皮、油、试样表面、支承面、试验台面应清洁和无外界污物（氧化皮、油、灰尘等）。灰尘等）。 试样试样支撑支撑面应平整，保证试验力作用方向垂直于试验面。面应平整，保证试验力作用方向垂直于试验面。 试样应稳固地放置于试验台面上，保证在试验过程中不发生位移和试样应稳固地放置于试验台面上，保证在试验过程中不发生位移和挠曲。挠曲。 圆柱形试样要有适当的

52、圆柱形试样要有适当的支撑，支撑，应注意使压头、试样、应注意使压头、试样、V型槽与硬度型槽与硬度计支座中心对中。计支座中心对中。 任何情况下，不允许压头与试台和支座触碰。任何情况下，不允许压头与试台和支座触碰。 试验过程中，硬度计应避免受到冲击和振动。试验过程中，硬度计应避免受到冲击和振动。 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center46（五）试验加力和试验力保持时间（五）试验加力和试验力保持时间 使压头与试样表面接触，无冲击和振动地施加初试验力，初试验力保使压头与试样表面接触，无冲击

53、和振动地施加初试验力，初试验力保持时间不应超过持时间不应超过3S； 无冲击无冲击和振动地将测量装置调整至基准位置，从初试验力施加至总试和振动地将测量装置调整至基准位置，从初试验力施加至总试验力验力F的时间应不小于的时间应不小于1 S且不大于且不大于8 S； 总试验力保持时间为总试验力保持时间为4S士士2S。然后卸除主试验力，保持初试验力，。然后卸除主试验力，保持初试验力，经短时间稳定后，进行读数；经短时间稳定后，进行读数； 对于低硬度材料经协商试验力保持时间可以延长，允许偏差士对于低硬度材料经协商试验力保持时间可以延长，允许偏差士2S。（六）压痕间距（六）压痕间距 两相邻压痕中心之间的距离至少

54、应为压痕直径的两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于倍，并且不应小于2 mm；任一压痕中心距试样边缘的距离至少应为压痕直径的；任一压痕中心距试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且倍，并且不应小于不应小于1mm。 如无其他规定，每个试样上的如无其他规定，每个试样上的试验点数不少于试验点数不少于4点，第点，第1点不计点不计。 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center47 凸圆柱面、凸球面上试验的洛氏硬度要修正凸圆柱面、凸球面上试验的洛氏硬度要修正（GB/T

55、 230.1-2004的附录的附录C和和D）。）。 洛氏硬度值洛氏硬度值至少应精确至至少应精确至0.5HR，每个试验一般给，每个试验一般给出出3个洛氏硬度（个洛氏硬度（JB/T 6050-2006 钢铁热处理零件硬度测试钢铁热处理零件硬度测试通则）通则） 。六、试验结果处理六、试验结果处理第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center48 通过变换试验标尺可测量硬度较高的材料，压痕较小，通过变换试验标尺可测量硬度较高的材料，压痕较小，可用于半成品、成品检验和薄件表面硬度检验，是生产中应可

56、用于半成品、成品检验和薄件表面硬度检验，是生产中应用最广泛的硬度试验方法。用最广泛的硬度试验方法。 压痕较小，代表性较差。不适于测量组织不均匀材料。压痕较小，代表性较差。不适于测量组织不均匀材料。不同标尺测得的硬度值彼此无内在联系，不可直接进行比较。不同标尺测得的硬度值彼此无内在联系，不可直接进行比较。七、应用范围及优缺点七、应用范围及优缺点例如：例如： 50HRC70HRA 50HRC40HRC 50HRB40HRC 第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center49第三节第三节 维氏

57、硬度试验维氏硬度试验0 维氏硬度试验的有关标准维氏硬度试验的有关标准GB/T 4340-1984 金属维氏硬度试验方法金属维氏硬度试验方法GB/T 5350-1985 金属小负荷维氏硬度试验方法金属小负荷维氏硬度试验方法GB/T 4342-1991 金属显微维氏硬度试验方法金属显微维氏硬度试验方法GB/T 4340.1-1999 金金属维氏硬度试验属维氏硬度试验 第第1部部分：试验方法分：试验方法标准替代标准替代GB/T 4340-1984、GB/T 5350-1985、GB/T 4342-1991；等效采用国际标准等效采用国际标准 ISO 6507-1:1997 金属材料金属材料 维氏硬度试

58、验维氏硬度试验 第第1 部分：试验方法部分：试验方法GB/T 4340.1-2009 金金属材料属材料 维氏硬度试验维氏硬度试验 第第1部分：试验方法部分：试验方法2010-04-01起实施；起实施；修改采用国际标准修改采用国际标准 ISO 6507-1:2005 金属材料维金属材料维氏硬度试验氏硬度试验 第第 1 部分：试验方法；部分：试验方法；其中其中 GB/T 4340.1- 1999中的维氏硬度表单独为中的维氏硬度表单独为 GB/T 4340.4-2009 金属材料金属材料 维氏硬度试验维氏硬度试验 第第4部分：硬度值表部分：硬度值表第四章第四章 金属硬度试验金属硬度试验上海汽车上海汽

59、车商用车商用车技术中心技术中心 Commercial Vehicle Technical Center50GB/T 4340.2-1999 金金属维氏硬度试验属维氏硬度试验 第第2部部分：硬度计的检验与分：硬度计的检验与校准校准标准替代：标准替代： GB/T 7664-1987 维氏硬度计维氏硬度计 技术技术条件、条件、GB/T 17198-1997 维氏硬度计（小于维氏硬度计（小于HV0.2）的检验）的检验等同采用国际标准等同采用国际标准 ISO 6507-2:1997 金属材料金属材料 维氏硬度试验维氏硬度试验 第第 2 部分：硬度计的检验与校准部分：硬度计的检验与校准GB/T 4340.

60、3-1999 金金属维氏硬度试验属维氏硬度试验 第第3部部分：标准硬度块的标分：标准硬度块的标定定 标准替代：标准替代： GB/T 7663-1987 标准维氏硬度块、标准维氏硬度块、GB/T 17199-1997 标准维氏硬度块（小于标准维氏硬度块（小于HV 0.2）的标定）的标定修改采用国际标准修改采用国际标准 ISO 6507-3:1997 金属材料金属材料 维氏硬度试验维氏硬度试验 第第3部分：标准硬度块的标定部分：标准硬度块的标定GB/T 4340.4-2009 金金属材料属材料 维氏硬度试验维氏硬度试验 第第4部分：硬度值表部分：硬度值表 2010-04-01起实施。单独将平面维氏