
硬度是衡量材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力的指标。不同类型的材料,其硬度测试方法也会有所不同。
按测试方法的不同,硬度主要分为划痕硬度、压入硬度和回跳硬度三种类型。其中,压入硬度中的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度是金属材料中最常见的硬度测试方法。
布氏硬度是用淬火钢球或硬质合金球作为压头,以一定的试验力压入材料表面,通过压痕表面积与试验力的比值来表示硬度值。洛氏硬度则采用锥顶角为120的金刚石圆锥或特定淬火钢球作为压头,在初载荷和主载荷的作用下压入材料,以卸除主载荷后的压入深度差来表示硬度。而维氏硬度测量原理与布氏硬度相似,采用金刚石正四棱锥压头,以规定的试验力压入材料表面,以压痕单位表面积上所受的平均压力表示硬度值。
接下来是各类硬度的详细介绍:
1. 布氏硬度:适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材。其测量法适用于较大、表面允许有较大压痕的试样或工件。需要注意的是,同样的试块,在其它试验条件相同的情况下,布氏硬度的HBW值往往大于HBS值,且两者之间并无明确的定量关系。我国自2003年起已等效采用国际标准,取消了钢球压头,全部采用硬质合金球头,因此HBS停止使用,全部用HBW表示布氏硬度符号。
2. 洛氏硬度:采用三种试验力和三种压头组合,共有9种标尺,覆盖了几乎所有常用的金属材料。其中HRA、HRB和HRC三种标尺应用最为广泛。洛氏硬度试验操作简便、迅速、压痕小,可测试成品表面及较硬、较薄的工件。但因其压痕小,对于和硬度不均匀的材料,硬度值波动较大,准确性不如布氏硬度高。
3. 维氏硬度:测量范围大,可测量硬度为10~1000HV范围的材料。因其压痕小,一般用来测量较薄的材料和表面硬化层。
还有里氏硬度、划痕硬度和回跳硬度等。里氏硬度无需工作台,其传感器小如笔,可用手直接操作,适用于各个方向、窄小空间及特殊部位的硬度测试。由于其具有独特的优势,如产品表面损伤轻甚至可作为无损检测,因此在某些场合得到了广泛的应用。
