硬度測量介紹沒有比這個更詳細的課件

硬度測量介紹1目錄

概述布氏硬度顯微硬度＆維氏硬度洛氏硬度

肖氏硬度 莫氏硬度 理氏硬度 邵氏硬度

2概述

概念：材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是評價金屬材料綜合力學性能的重要指標。硬度試驗可以反映金屬材料在不同的化學成分、組織結構和熱處理工藝條件下性能的差異。

分類：按測試方法分為壓入法和劃痕法；按施加載荷情況分靜載法(如布、洛、維氏硬度)和動載法(如肖氏硬度)；特點：1)設備簡單，操作方便，測量范圍廣；2)與材料化學成分、熱處理和金相組織有一定的聯(lián)系，在原材料檢查和熱處理質量控制方面有重要作用；

3)壓痕小，非破壞性，特別適用于表面檢驗，如脫碳、滲碳(氮)、

表面淬火和零部件的成品檢驗；

4)與抗拉強度存在一定的經驗關系，可以通過硬度測定來推斷金

屬材料的強度；另外，硬度還和金屬的切削、成型和焊接性能

有關，可以用來評定材料的工藝性好壞.

3布氏硬度

布氏硬度的壓頭鋼球直徑規(guī)格：Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm三種；載荷：15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七種?？筛鶕牧系能浻膊煌x擇配合使用。為了在不同直徑的壓頭和不同載荷下進行測試時，同一種材料的布氏硬度值相同，壓頭的直徑與載荷之間要滿足相似原理。相似原理是指在均質材料中，只要壓入角φ(即從壓頭圓心壓痕兩端的連線之間的夾角)不變，則不論壓痕大小，金屬的平均抗力相等。根據邁耶爾定律只要使P/D2為一常數，就可以使壓入角φ保持不變，從而保持了幾何形狀相似的壓痕。布氏硬度試驗規(guī)范注意：為了提高測量精度，通常使0.25<d/D<0.5。正常試驗壓痕直徑的范圍應為0.25D<d<0.6D，否則測量結果無效；由于壓痕周圍存在變形硬化現(xiàn)象（可達2～3倍的壓痕直徑），所以要求相鄰兩個硬度點的距離≥4d，軟材料≥6d，試件厚度不小于壓痕深度的10倍，壓痕離試件邊緣的距離應不小于壓痕直徑;為了不影響加載及壓痕直徑的測量，試樣表面的粗糙度Rａ應不大于0.8um。5布氏硬度

優(yōu)點：硬度代表性全面，因壓痕面積較大，能反映較大范圍內金屬各組成相綜合影響的平均性能，而不受個別組成相及微小不均勻度的影響。因此特別適用于測定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；試驗數據穩(wěn)定，數據重復性強，另外，布氏硬度值和抗拉強度σb間存在一定換算關系：缺點：

壓頭為淬火鋼球。由于鋼球本身的變形問題，致使不易試驗太硬的材料。一般在HB450以上就不能使用；由于壓痕較大，成品檢驗有困難；試驗過程比洛氏硬度較為復雜，不能由硬度計上直接讀數（需用帶刻度的低倍放大鏡測出壓痕直徑，然后通過查表得到布氏硬度值）。6顯微硬度

概念：用小的載荷把硬度測試的范圍縮小到顯微尺度以內就稱為顯微硬度。顯微硬度是金相分析中常用的測試手段之一。加在錐形金剛石壓頭上的負荷極小，從數克到數百克，在試樣上所留的壓痕也極微小，壓痕對角線一般只有幾個微米到幾十個微米(用金相顯微鏡測量)，因而使得欲評定某一相或結構組分的硬度成為可能，進而為組織分析或性能分析提供依據。

分類：1)錐面夾角為136°的正方錐體壓頭，又稱維氏（Vikers）錐體，

d1=d2。它的應用較為廣泛。在我國及歐洲各國均采用這一類型

的壓頭；符號:HV—維氏硬度2)菱面錐體壓頭，又稱克諾伯（Knoop）型壓頭。7d1=d2此類壓頭在美國使用較為普遍；符號:HK—努氏硬度

7顯微硬度

計算方法：

A是壓痕面積，P是負荷（g），α是維氏錐體的夾角，d是壓痕對角線長(um)。當α=136°時，則：

AP是壓痕的投影面積（μm2），P是負荷（g），L是壓痕長對角線長度(um)，W是壓痕短對角線長度(um).當W=0.14056L時，表達方式：

400HV0.1或400HK0.1---HV（HK）代表顯微硬度，0.1代表載荷大小，400代表顯微硬度值，保荷時間在15～20s，如果不是15～20s，需要標明：400HV0.1/30，說明保荷時間是30s。注意：1)壓痕中心距試樣邊緣的距離，或兩相鄰壓痕中心之間的距離，應不小于二倍

壓痕對角線之長；2)試驗礦物時，上述之距離應不低于五倍壓痕對角線之長；3)試樣厚度應不小于壓痕對角線長度一倍半；4)試驗金屬合金的單獨結構部分時，同樣采用上列規(guī)程，并以晶粒之邊界視作試樣之邊界。8顯微硬度

優(yōu)點：

1)不存在布氏硬度試驗時，要求載荷P和壓頭直徑D所規(guī)定條件的約束，以及壓頭變形問題；2)不存在洛氏硬度法那種硬度值無法統(tǒng)一的問題，不僅載荷可以任意選取，而且材質不論軟硬，測量數據穩(wěn)定可靠，精度高；缺點：

硬度值需通過測量對角線長度后才能計算（或查表）出來，因此測量效率不如洛氏硬度高。附：10洛氏硬度注意：

1)壓痕位置的選擇：壓痕離試樣邊緣及壓痕之間的距離應大于2.5倍壓痕直徑；

2)操作動作的要求：加載、卸載要平穩(wěn)，避免猛力；

3)未知樣品的軟硬情況下，應當首先測量HRA或HRC；明確比較軟后，即，HRA≤60（HRC≤20）再測量HRB，避免損壞鋼球壓頭；4)試樣試驗面粗糙度Ra應不大于0.8um；5)試樣的最小厚度應不小于壓痕深度的10倍；

6)試樣表面是球面或圓柱面時，測量硬度前，需根據曲面曲率半徑R的大小和材料本身(試驗面為平面情況下)硬度的高低加以修正(GB230)；7)高硬度材料，保壓2s,中等硬度材料保壓6～8s，低硬度材料，即主載荷加上后，數據一直變化的，保壓20～30s.優(yōu)點：壓痕?。▽υ嚇拥耐庥^沒有損害、影響），可測量高硬度，可直接讀數，操作方便，效率高。表面洛氏硬度(表面粗糙度影響？)：又叫輕荷洛氏，符號HRN/HRT,前者是金剛石圓錐壓頭，后者是鋼球壓頭。標尺以15N，30N，45N，15T，30T，45T表示。其中15，30，45表示試驗負荷。如HR30N50，HR15T90.測定極薄工件硬化層或鍍層.原理與洛氏硬度完全一致，兩點重要區(qū)別在于：1)表面洛氏硬度以每壓入0.001mm作為一度；2)設備更精密，初始載荷減為3KGF，總載荷分別減為15、30和45KGF，遠比洛氏硬度低.

12肖氏硬度

一種動載硬度，用規(guī)定重量和形狀的金剛石沖頭，從一定高度自由下落到金屬表面，根據沖頭回彈的高度來衡量材料硬度的大小，又被稱為彈性回跳硬度。沖頭的動能一部分消耗于試樣表面的塑性變形，另一部分則以彈性變形方式將能量重新釋放出來時，使沖頭回跳。硬度與回跳高度成正比，回跳的越高，則硬度越大。

HS=K·h2/h1

h2:回彈高度；

h1:初始高度；

K：肖氏硬度系數.以完全淬硬的高碳鋼作為標準試樣，以回跳的平均高度定為100單位，然后把刻度盤等分為100度，考慮到比鋼的硬度值更高的材料試驗，從100再向上向外推到140。肖氏硬度計有目測式（C型、SS型）及表盤自動記錄式（D型）兩種。肖氏硬度最佳的測量范圍為20～90HS，即相當于112HBS（72HRB）開始直到65HRC范圍內的各種金屬材料的硬度。14肖氏硬度

特點：

肖氏硬度計是一種輕便手提式硬度計，操作方便，結構簡單，測試效率高。特別適用于很多大型冷軋輥及大的冷硬鑄鐵輥、曲軸等高硬度大零件的硬度測試。缺點：誤差來源多，測試試驗準確性較差，對于彈性系數相當大的材料其試驗結果不能相互比較。對于大型零件，因難于保證零件的表面粗糙度和沖頭垂直下落，試驗誤差較大。附：(肖氏硬度計技術參數)15莫氏硬度

一種劃痕硬度(最古老方式，以一個固體物被另一固體物擦刻劃傷來確定、判別)，它是以材料抵抗劃痕的能力作為衡量硬度的依據。莫氏硬度首先由礦物學家和寶石收集、檢驗師采用，主要用于無機非金屬材料，特別是礦物。1822年Mohs首先提出一個半定量概念：以滑石作為1和以金剛石作為10，分成10個等級.莫氏硬度在礦物學及寶石鑒別上仍相當廣泛。

莫氏硬度不能很好適用金屬，這是因為較硬的金屬的莫氏硬度值在4～8之間，不能很好劃分細的等級，同時硬度值的測試與刻劃端的位向和傾斜角度相關，這些是難以事先確切了解的。另一類型刻劃硬度是應用金剛石觸頭在一定載荷下刻劃被測物體表面。我國現(xiàn)在應用的用銼刀檢驗硬度的標準實際上也是刻劃硬度的方法。16理氏硬度

擊體反彈速度(Vb)與沖擊速度(Va)之比乘以1000.材料越硬，其反彈速度也越大測試時，具有碳化鎢測量頭的沖擊體借彈簧力打向被測試件表面，沖擊后反彈。沖