硬度知识。
一、硬度简介：
硬度，物理学专业术语，硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。
由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度(hb)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(hrc)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。
布氏硬度(hb)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：
以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(hb)，单位为公斤力/mm2 (n/mm2)。
测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。
标注方法举例。
150hbw10/1000/30表示压头直径为10mm的硬质合金球，在1000kgf试验力的作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为150
当hb>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。
根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
hra：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金和薄硬钢带材料)。
hrb：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金等)。
hrc：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢等), 这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。
表面洛氏硬度试验采用三种试验力，两种压头，它们有6种组合，对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充，在采用洛氏硬度试验时，当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时，就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头，采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力，就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。
表面洛氏硬度的n标尺适用于类似洛氏硬度的hrc、hra和hrd测试的材料；t标尺适用于类似洛氏硬度的hrb、hrf和hrg测试的材料。
hrc标尺的使用范围是20~70hrc，当硬度值小于20hrc时，因为压头的圆锥部分压入太多，灵敏度下降，这时应改用hrb标尺。尽管hrc标尺被规定的上限值为70hrc，但是当试样硬度大于67hrc时，压头尖端承受的压力过大，金刚石容易损坏，压头寿命会大大缩短，因此一般应改用hra标尺。
hra标尺的使用范围是20-88hra，由美国标准astm e140可以获得以下换算关系：
27hra≈30hrb
60hra≈100hrb≈20hrc
85.6hra≈68hrc
可见，hra标尺的测试范围涵盖了从软钢（hrb）、硬钢（hrc）到硬质合金的硬度范围。然而，事实上hra标尺很少用于测试软钢，主要用于测试薄硬钢板、深层渗碳钢和硬质合金。在硬质合金方面，由于技术进步，有些材料硬度已达到93-94hra，这已超出标准规定。
工程上超出hra高端的测量范围已成为惯例。 hra标尺有一个特殊用途。在使用洛氏硬度计测试钢试样时，如果不知试样是软钢还是硬钢，可先用hra标尺试测一下，当硬度值小于60hra时可改用hrb标尺，当硬度值大于60hra时可改用hrc标尺。
hrb标尺的使用范围是20~100hrb，当硬度值低于20hrb时，由于钢球的压入深度过大，金属蠕变加剧，试样在试验力作用下的变形时间延长，测试值准确度降低，此时应改用hrf标尺。当硬度值大于100hrb时，因为钢球压入深度过浅，灵敏度降低，精度下降，此时应改用hrc标尺。在使用hrb标尺测试钢试样时，一个特别值得注意的地方是：
当预先不知道试样是软钢还是硬钢时，决不可使用hrb标尺做测试，因为用钢球压头误测了淬火钢，钢球就可能会变形，钢球压头就会损坏，这是钢球压头损坏的主要原因。遇到这种情况时应先用金刚石压头，用hra标尺测试一下，再决定是用hrb还是用hrc。
hrf标尺的使用范围是60~100hrf。hrf标尺是国外使用较多的一个标尺，它是测试纯铜和较软的铜合金材料很好的检测手段。但是在我国，也存在标准硬度块短缺的问题，它的应用也受到了限制。
hrg标尺适用于hrb值接近100的材料，对于铍青铜、磷青铜、可锻铸铁这些硬度范围介于hrb标尺的高端和hrc标尺低端的材料，如果改用hrg标尺，就可以大大改善测试的灵敏度，提高测试精度。
维氏硬度的测定原理基本上和布氏硬度相同，也是根据压痕单位面积上的载荷来计算硬度值。所不同的是维氏硬度试验的压头是金刚石的正四棱锥体。试验时，以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度hv值(kgf/mm2)，用符号hv表示。
注：洛氏硬度中hra、hrb、hrc等中的a、b、c为三种不同的标准，称为标尺a、标尺b、标尺c。
洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07n(合10kgf)，最后根据压痕深度计算硬度值。标尺a使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.
4n(合60kgf)；标尺b使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头，然后加压至980.7n(合100kgf)；而标尺c使用与标尺a相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是1471n(合150kgf)。
因此标尺b适用相对较软的材料，而标尺c适用较硬的材料。
实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。
本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了**，请查阅。
二、硬度对照表：
根据德国标准din50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。
硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。
实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
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三、硬度換算公式。
1.肖氏硬度(hs)=勃式硬度(bhn)/10+12
2.肖式硬度(hs)=洛式硬度(hrc)+15
3.勃式硬度(bhn)= 洛克式硬度(hv)
4.洛式硬度(hrc)= 勃式硬度(bhn)/10-3
硬度測定範圍：
hs<100
hb<500
hrc<70
hv<1300
洛氏硬度布氏硬度hb10/3000 维氏硬度 hv
hrchra