洛氏硬度与抗拉强度勃氏硬度之关系.doc

CH3-硬度試驗
硬度 hardness
– 冶金方面：抵抗壓痕的能力
磨擦滑潤：抵抗磨損的能力
設計者 ：塑性流動應力之測量，或表現材料強度之能力
機械加工：切削性的表現

硬度試驗分三類：
1. 靜態壓入測試：洛氏 (Rockwell)、勃氏 (Brinell)、維克氏 (Vicker)．．．等
2. 動態硬度測試：蕭氏、橡膠硬度測試法–量測壓痕器之反跳高度
3. 刮痕硬度：莫氏 (Mohs) 硬度(10(鑽石)~1(滑石))

3-1勃氏(Brinell)硬度試驗
3-1-3設備
一. 勃氏硬度試驗機(圖3-1(A) 、(B))
二. 壓痕器
(1) 硬鋼球：用於硬度值450以下
(2) 合金鋼球：用於硬度值650以下

三.標準硬度塊
以HB 450、400、350、300、250、229、220、180、150、125、100為一組
四.計測顯微鏡 (圖3-2)

3-1-4實驗原理
1900 J. A. Brinell (瑞典人) 所發表
在硬材料為30 sec – 荷重作用時間
在軟材料為60 sec– 荷重作用時間

勃氏硬度
(其中A為壓痕之球面表面積)
e.q.
1.直徑5mm鋼球荷重750kgf，得硬度值285
→HBS(5/750)285
2.直徑10mm超硬合金3000 kg-f，得硬度值745
→HBW745
3.直徑5mm鋼球750kgf，得硬度值302
→HB(5/750)302
4.直徑10mm超硬合金3000 kg-f，得硬度值311
→HB311
註：值小於320，則僅用HB表示即可

經驗公式︰
(1) 鋼：
1. TS (tensile strength) 抗拉強度 (kgf/mm2) = 0.362*HB (as HB<175)
2. TS (kgf/mm2) = 0.345*HB (as HB >=175)
(2) 鑄鐵：TS (kg-f/ mm2) =
(3) C% =

3-2 洛氏硬度試驗(Rockwell S. P. 美國， 1919發表)
3-2-3設備
一﹒洛氏硬度試驗機，圖3-8
二﹒壓痕器
(1) 鑽石圓錐壓痕器，頂角120度，圖3-9
(2) 鋼珠球壓痕器，直徑1/16〞，(1.5875mm) ，之鋼球
三﹒標準硬度塊，圖3-10
四﹒各式砧座及夾具圖3-11圖3-12

3-2-4實驗原理
由圖stanly.p.Rockwell.1919所發表

2. HRC： 洛氏C硬度，壓痕器為讚石圓錐，荷重150 kgf–對淬火鋼等硬質材料
HRB ： 洛氏B硬度，壓痕器為小硬鋼球，荷重100 kgf
3. ▲ HRC=
(其中0.002為刻度盤之1刻度，h : 除去大荷重只留下小荷重時之壓痕深度)
▲ HRB=

4. 硬度表示法如表3-8所示。假如無特別指定，硬度直以整數表示(小數以下四捨五入) 。但A、C、N尺度時，硬度50以上者，把小數第一位予以2捨3入後，用0.5為單位表示他。

13.
為考慮試驗面硬度之不均勻，將其分為等面積之3環9格，如圖3-15所示，硬度測試時，選取9格中相離之3格，每格內各測定1點1循環，第2循環則另選第1循環以外之3格，以此類推，餘下之3格為第3循環。圖內之編號1、2、3分別為第1循環，第2循環及第3循環，逐序測定之，原則上作3點1循環之測定。

補充資料
洛氏硬度與抗拉強度勃氏硬度之關係：
(1)
TS(kgf/mm2)= (as HRB≦90)
TS(kgf/mm2)= (as 90<HRB<100)
TS(kgf/mm2)= (as HRC<10)
TS(kgf/mm2)= (as 10<HRC≦40)
TS(kgf/mm2)=(as HRC>40)

(2) HB 與 HR 換算
HB = (as 40≦HRB≦100)
HB = (as HRC<40)

HB = as (40≦HRC≦70)

3-3 維氏硬度 (Vickers)
— 用顯微鏡取壓痕大小(像勃氏)
— 用鑽石壓痕器(與洛氏同，惟形狀不同)
— 小負荷，1kgf~50kgf

3-3-3實驗設備
1.維氏硬度試驗機(圖3-18)

2.標準硬度塊

3.壓痕器：鑽石正方錐壓痕器相對面夾角 136。±0。30’

Range= HV = 5(極軟) ~ 1500(極硬)

3-3-4實驗原理
1. 1925英國R.Smith與G.Sandland 所發表，於1930開始發現其有利於測定氮化鋼的表面硬化層之硬度，才被廣泛用於工業界。
2. 壓痕器對面角為136。與 Brinell hardness (勃氏) 有關，Brinell中 d = 0.2~0.55D，daverage=0.375D。

3. Vickers Hardness
▲ HV= P/A=
P：荷重(kg-f)
A：壓痕表面積(mm2)
d：壓痕之平均對角線長度(mm)
θ=對角線夾角136。
d==
4. 試片厚度 >1.5d
5. 若試驗面為曲面需修正式

=H0-H (其中H0為平面硬度，H球面硬度)

補充資料：
1. 與各硬度值之關係：
(1) HB=0.951HV，當使用鋼球，且HN=200~400
HB=0.941HV，當使用碳化鎢球，且HV=200~700
(2)

(3)

2.

3.

3-4 微小硬度試驗
—量測滲碳及滲氮等表面硬化層
—量測鍍金屬、火焰硬化層、高週波淬火硬化層之金屬單結晶粒界及碳化物等
—可量測小零件，薄材料‧‧‧‧切割工具之尖端

3-4-3實驗設備
1.微小硬度試驗機(圖3-27)
2.光學測微計(圖3-28(1))
3.微小硬度壓痕器(圖3-28(3) 、(4) 、(5))
4.標準硬度塊
5.夾具及砧座
6.荷重與壓痕大小

3-4-4 實驗原理
(1) 微小維氏硬度(HMV)
HMV=
(其中 p=g，d=μ)
(2) 克諾普硬度(HK)，與維氏不同角度之四角錐形，

3-5 蕭氏硬度試驗 Shore
—速度快，500件/小時

3-5-3實驗設備
一. 蕭氏硬度試驗機
二. 標準硬度塊
三. V型塊

3-5-4 實驗原理
1. 1906美國 A.F. Shore 所發現的。乃動態硬度試驗之代表。硬度高，衝擊壓痕淺，消耗能量少，殘餘能量大，高的反跳高度。
▲

2. 硬度決定基準：HS100，淬火硬化之高碳鋼為試片，C型試片機，h0=254mm，havg=165.1mm
3. 此法僅能比較同種材料(即彈性能相同者)支硬度。
4. 易發生誤差，因錘之損傷，及計測筒之污染。應常用硬質及軟質之標準硬度塊檢查。每硬塊錘五次，其十次最大值與最小值之差，不得超過：
(1) 2.0，as HS80↑
(2) 1.5，as HS70↓
否則應檢查鑽石之狀況。