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布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的测量及应用范围

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布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的测量及应用范围

硬度测量的优点：①简便、快捷；②不破坏试样（非破坏性试验）；③硬度能综合反映材料的强度等其他力学性能；④硬度与耐磨性具有直接关系，硬度越高，耐磨性越好。所以硬度测量应用极为广泛，常把硬度标注于图纸上，作为零件检验、验收的主要依据。
测量方法：可采用压入法、加弹法、划痕法等测量方法。生产中常用压入法（有布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法等）。

（1）布氏硬度：HB（Brinell-hardness )（HBS、HBW ）
布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d，用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
HBS（HBW） = F/S = 2F/πD[D - (D2-d2)1/2]
HBS——表示用淬火钢球压头测量的布氏硬度值。适用范围：小于450；
HBW——表示用硬质合金压头测量的布氏硬度值。适用范围：450~650

布氏硬度表示方法：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如：120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120

布氏硬度特点：
优点：测量数值稳定，准确，能较真实地反映材料的平均硬度；
缺点：压痕较大，操作慢，不适用批量生产的成品件和薄形件。
布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属（有色金属）、硬度较低的钢（如退火、正火、调质处理的钢）

（2）洛氏硬度：HR（Rockwell hardness）
洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F 的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
HR = K - h/0.002
K—常数，金刚石压头取值100，球形压头取值130

洛氏硬度测量条件：洛氏硬度可以测量从软到硬较大范围的硬度值，根据被测对象硬度值大小不同，可用不同的压头和试验力，如下表。
常用洛氏硬度的试验条件和应用范围
硬度符号
压头类型
总试验力 F/N（kgf）
硬度范围
应用举例

HRA
120o金刚石圆锥
588.4(60)
20~88
硬质合金、碳化物、浅层表面硬化钢等
HRB
φ1.588mm淬火钢球
980.7(100)
20~100
退火、正火钢，铝合金、铜合金、铸铁
HRC
120o金刚石圆锥
1471(150)
20~70
淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢
洛氏硬度特点：
优点：测量迅速、简便、压痕小、硬度测量范围大
缺点：数据准确性、稳定性、重复性不如布氏硬度
洛氏硬度测量范围：可用于成品和薄件，但不宜测量组织粗大不均匀的材料（如上表所示）

（3）维氏硬度：HV（diamond penetrator hardness）
维氏硬度测量原理：与布氏硬度相似。采用相对面夹角为136o金刚石正四棱锥压头，以规定的试验力F压入材料的表面，保持规定时间后卸除试验力，用正四棱锥压痕单位表面积上所受的平均压力表示硬度值。

维氏硬度特点：测量范围大，可测量硬度为10~1000HV范围的材料；量压痕小。
维氏硬度应用：可测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。

◆上述各种硬度测量法，相互间没有理论换算关系，故试验结果不能直接进行比较，应查阅硬度换算表进行比较。
◆各种硬度的换算经验公式：
硬度在200~600HBS时：1HRC相当于10HBS；硬度小于450HBS时：1HBS相当于1HV
◆利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度：根据布氏硬度和洛氏硬度换算表，可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式：HRC =（479-100D）/4，其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。该公式计算出的值与换算值的误差在0.5 ～－1范围内，该公式在现场用起来十分方便，您不妨试一试。
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