● 材料抵抗表面變形的能力叫硬度
硬度與材料的抗拉強(qiáng)度、彈性模量和抗壓強(qiáng)度有一定關(guān)系，對(duì)材料的加工、摩擦和磨損均有重大影響。
常用測(cè)試方法有三種：壓痕法、回跳法和刻痕法。
1. 布氏硬度HB（Brinell hardness）
布氏硬度是用一定載荷P，將淬火鋼球壓頭壓入被測(cè)材料表面，保持一定時(shí)間后卸載，根據(jù)壓入的直徑d的壓痕面積A（圖2-12）來獲得。計(jì)算式為:
HB主要用于退火狀態(tài)下的鋼鐵、鑄鐵、有色金屬及一些特殊非金屬材料，適用于HB<450的金屬材料。
例如，布氏硬度記為200HB10/1000/30。這表示直徑為10mm的鋼球，在1000kgf作用下保持30s后測(cè)得的硬度為200。
2. 洛氏硬度 HR（Rockwell hardness）
洛氏硬度是用規(guī)定的壓力，將金剛石圓錐體壓頭壓入材料的表面，測(cè)量壓痕深度h來換算(圖2-13) ：
HR =K-h)/0.002（無量綱） (2-7)
規(guī)定每 0.002mm為一個(gè)單位的洛氏硬度，可以通過查表而求得。
根據(jù)壓頭和載荷的大小，洛氏硬度分為HRC、HRB 、 HRA三種類型 (見下表)。
洛氏硬度可以直讀，操作方便，適用廣泛，可測(cè)量低硬度和高硬度的金屬材料。但洛氏硬度載荷大，標(biāo)尺不統(tǒng)一，不適用于測(cè)定硬而脆的薄層。薄層材料一般采用維氏硬度來測(cè)定。
3. 維氏硬度HV（Vickers hardness）
維氏硬度是用兩對(duì)對(duì)面體的夾角均為136°的金剛石四面體菱形壓頭來測(cè)定的。它是通過測(cè)量壓頭壓入部分的對(duì)角線長(zhǎng)度(圖2-14)來計(jì)算的。
HV＝1.8544P/d2
布氏、洛氏和維氏這三種硬度的測(cè)定法，壓頭的載荷大，面積大，故一般適用于各種金屬材料的硬度值的測(cè)定。
而且，由于壓頭載荷大，面積大，一般只能測(cè)定金屬材料顯微組織的平均硬度值，不適合測(cè)定局部區(qū)域范圍的材料硬度。例如，薄模、偏析、微相、擴(kuò)散深度等。
因此，需要有一種能精細(xì)測(cè)定小范圍區(qū)域材料硬度的測(cè)定方法。
4. 小載荷顯微硬度（small load hardness）
（1）維氏顯微硬度（Vickers micro-hardness）
維氏顯微硬度, 簡(jiǎn)稱顯微硬度, 是測(cè)量陶瓷和金屬合金中某一相微區(qū)的硬度， 如圖2-15所示。
顯微硬度的壓頭形狀與維氏硬度一樣，只是體積小、載荷小，小到僅有幾克到幾百克, 例如，2g、5g、10g、50g、100g、200g。其壓痕長(zhǎng)度以微米表示，計(jì)算公式為：
HVP＝1854.4P/d2
其中，P是g，d是μm。
例如，HV50＝900表示外加壓力為50g下的顯微硬度值為900 或表示為900HV0.05 。
由于顯微硬度的壓痕小，故被測(cè)材料要做成金相試樣。因此，它適合于陶瓷材料的硬度測(cè)定，見表2-2。
(2）努氏硬度（Knoop’s hardness）
努氏硬度是從顯微硬度發(fā)展而來的。
它的壓頭形狀是金剛石材料制成的長(zhǎng)棱形體，兩個(gè)長(zhǎng)棱夾角為172.5 °， 兩個(gè)短棱夾角為130 °，長(zhǎng)短對(duì)角線長(zhǎng)度之比L/W為7.11倍。其計(jì)算值為:
HK＝1.451P/L2
其中，L為壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度(μm) ，K為Knoop的縮寫, P為載荷（N）, 其值在0.4903-19.61N之間。
努氏硬度精度高，適用于無機(jī)材料，尤其是先進(jìn)陶瓷材料，硬度的測(cè)量比維氏硬度更為精確些，但樣品的表面光清潔度要求較高。
（3）邵氏硬度（Shore hardness）
使用硬度計(jì)，在規(guī)定的試驗(yàn)條件下用標(biāo)準(zhǔn)彈簧壓力將硬度計(jì)上的壓針壓入試樣，以壓入深度轉(zhuǎn)換為硬度值，直接由硬度計(jì)讀出邵氏值HS。
HS分為邵氏A和邵氏D。
邵氏A適用于軟塑料，如橡膠、泡沫塑料等；
邵氏D則適用于硬塑料，如聚碳酸酯（PC）、尼龍（PA6、PA66）等。
（4）肖氏硬度（Shore scleroscope hardness）
肖氏硬度又叫回跳硬度，是動(dòng)載試驗(yàn)法。
其原理是將一定重量的具有金剛石圓頭或鋼球的標(biāo)準(zhǔn)沖頭從一定高度 h。自由落體到試件表面，然后由于試件的彈性變形使沖頭回跳到某一高度h，用這兩個(gè)高度的比值來計(jì)算肖氏硬度值KS。
肖氏硬度無量綱，沖頭回跳高度越高，則試樣的硬度越高。
（5） 莫氏硬度 （Mohs hardness）
● 陶瓷及礦物材料常用的劃痕硬度稱為莫氏硬度。
它表示硬度從小到大的順序，不表示軟硬的程度。后面的材料可以劃破前面材料的表面。
莫氏硬度以前僅分為10級(jí)， 1級(jí)最小，10級(jí)最硬。相應(yīng)硬度的排序?yàn)椋?/p>
1滑石，2石膏，3方解石，4螢石，5磷灰石，6正長(zhǎng)石，7石英，8黃玉，9剛玉，10金剛石。
后來又出現(xiàn)了一些人工合成的高硬度陶瓷，莫氏硬度等級(jí)范圍擴(kuò)大，現(xiàn)分為15級(jí)。
| |
|
? 請(qǐng)關(guān)注 微信公眾號(hào): steeltuber. 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留鏈接: http://m.yaqiao.net.cn/Steel-Knowledge/Hardness-profile.html
|