材料的硬度详解

机械制造中所用的刀具、量具、模具等，都应具备足够的硬度，才能保证使用

性能和寿命,今天小编就和您聊一聊「硬度」相关的话题。

硬度是衡量材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。通常，

材料越硬，其耐磨性越好,比如齿轮等机械零部件会要求有一定的硬度，以保

证足够的耐磨性和使用寿命。

硬度的种类/点击杏看大图如上图，硬度原来有这么多种类型...今天为您介绍一下金属

硬度中常见的、实用的压痕硬度试验。硬度的定义1、布氏硬度/Brinell

Hardness布氏硬度（符号HB）试验方法，在已成公认规格的硬度中，是坡早被开

发总结出来的一种方法，它促成了其他硬度试验方法的出现。

布氏硬度试验的原理为：压头(钢球或硬质合金球、直径Dmm)施加试验力F,试样

打压后，提升压头留下的凹部直径d(mm)中计算出球压头与试样的接触面积

S(mm2),除试验力而得出的值。压头为钢球时的符号为HBS、硬质合金球时为

IIBWok是常数(l/g=1/9.80665=0.102)。

F2FF:N

HBW=kJ0102—「

S7TD(D—VD，—d?)d：mm

2、维氏硬度/VickersHardness维氏硬度(符号HV)是可以用任意试验力进行

试验的应用范围最为广泛的试验方法，特别在9.807N以下的微小硬度领域的应用

非常多。

维氏硬度是将试验力F(N)除以标准片与压头之间的接触面积S(mm2)所得的值，该

面积根据在试验力F(N)下通过压头(四方锥金刚石，相对面角二136°)在标准片上形

成的压痕的对角线长度d(mm,两个方向长度的平均值)计算。k为常数

(l/g=l/9.80665)o

HV=k；=0.102|=0,102^=0.1891^

3、努氏硬度/KnoopHardness努氏硬度（符号HK）如以下公式所示，是通过将试

验力除以压痕投影面积A（mm2）所计算的值，该面积根据在试验力F通过按压长菱

形金刚石压头（相对边角为172°30'和130°）在标准片上形成的压痕的较长对角线长

度d（mni）计算。努氏硬度也可以通过将显微硬度试验机的维氏压头替换为努氏压

头来测量。

4^洛氏及表面洛氏硬度RockwellHardness洛氏硬度（符号HR）或洛氏表面

硬度的测量之前，需先使用金刚石压头（尖端锥角：120°,尖端半径：0.2mm）或球

形压头（钢球或硬质合金球）向标准片施加预加载力，然后施加试验力，并恢复预加

载力。

该硬度值由硬度公式得出，该公式以预加载力和试验力之间的压痕深度h（um）之

差表示。洛氏硬度测试使用98.07N的预加载力，洛氏表面硬咬测试则使用29.42N

的预加载力。结合压头类型、试验力和硬度公式一起提供的特定符号被称为标尺。

日本工业标准（JIS）定义了各种相关硬度标尺。

HR（金刚石压头、洛氏硬度）=100-h/0.002h：mm

HR（球压头、洛氐硬度）=130-h/0.002h：mm

HR（金斯石/球压头、表面洛氏硬度）=100-h/0.001h：mm

硬度试验机操作比较简单迅速，可直接在原材料或零件表面上测试，因此被广泛

微

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小表维洛表布肖邵里

(

努维面氏氏面氏氏氏氏

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硬料度度式度度度

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料

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材料的强度、性质■■▲

■»•▲

热处理过程■■▲

■»•

渗碳硬化层厚度

■B•

脱碳层厚度■

■••

火后、高频率淬火硬化层厚度■

•

淬透性试验■

•

厚接部位的最大硬度

•

焊接金属的硬度■

高温硬度（高温的1、热加工性）・

■»•

破坏韧性佃遵）

硬度选择换算1.努氏硬度与维氏硬度的换算（1）以相同硬度的物体对努氏维氏两种

压头具有相等的抗力为依据，分别对维氏努氏两种压头在加载荷下的应力进行推

导,再根据oHK=。HV得出:HVR.968HK。本公式是在低载荷下测得，误差比较

大。此外在硬度值大于HV900时此公式误差很大，失去参考价值。（2）经过推导与

修正提出努氏硬度与维氏硬度的换算公式为

3033睡________

HV

627^6+幽西

---------h0.9077

1088-HK经实际数据验证，该公式的最大相对换

算误差为0.75乐具有较高的参考价值。

2.洛氏硬度与维氏硬度的换算

（1）对Hans•Qvarnstorm提出的TheQvarnstorm换算公式

10014500

HRC=

印'+223进行修正后得出洛氏硬度与维氏硬度的换算公式为:

f^C=100>^~15100HV在520以上

IHF+223

=10°'“：一13：°°HV在200-520范围内

郎+223