硬度

硬度是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。所有硬度试验分类，包含划痕硬度、压入硬度、回跳硬度。

硬度

• 表征金属材料软硬程度的一种性能
• 试验方法
  • 压入法
    • 表征材料塑性变形抗力及应变硬化能力
      • 特点：一般会在金属表面局部产生很小的压痕，可以直接在成品上试验，无需加工试样试验设备简单，操作方便，迅速。
      • 适用范围：既可以测定塑性金属材料的硬度，也可以测淬火刚，硬质合金甚至陶瓷等脆性材料的硬度
      • 相关试验
        • 布氏硬度
          • HB=P/A
          • 要求测试的硬度具有可比性，压痕压入角保持不变，且应满足F1/D1^2=F2/D2^2=....=常数
          • 压头材质
            • 淬火钢球 HBS≤450
            • 硬质合金球 HBW 450~650
          • 有效硬度值：0.24D≤d≤0.6D，h＜试样厚度的1/8
          • 适用范围：灰铸铁，轴承合金等具有组大晶粒或组成相的金属材料
          • 优点：能较大范围反应材料的平均性能；数据稳定
          • 缺点：压痕较大，属于有损检测
        • 洛氏硬度
          • 压头
            • 圆锥角为120°的金刚石圆锥体k=0.2
              • 适用：测定淬火钢材等较硬或硬质合金球
            • 一定直径的小淬火钢球或硬质合金球k=0.26
              • 适用：退火钢材、有色金属等软材料硬度值
          • 表示方法：硬度值+HR+标尺字母
          • HR=kh/0.002
          • 优点：操作简单，迅速，硬度可以直接读出；压痕较小，可直接在工件上试验；应用广泛。
          • 缺点：压痕较小，代表性差；不同标尺之间没有联系，不能直接比较
        • 维氏硬度
          • 原理：压痕单位面积所承受的试验力来计算
            • d=（d1+d2）/2
          • 压头
            • 两相面夹角为136°的金刚石四棱锥体
          • 最大优点：载荷改变而压入角不变，所以载荷可以任意选择
          • 表示方法：硬度值+HV+试验力+保持时间
            • 10s-15s则不用标注
          • 优点：硬度值可以统一
          • 缺点：工作效率较低
        • 显微硬度
          • 测量载荷小于2N的硬度试验
          • 试验方法
            • 显微维氏硬度
            • 努氏硬度
              • HK=P/A
              • 压头
                • 两个对面角不等的四角棱锥金刚石压头
          • 特点：灵敏度高，压痕极小，几乎不损坏试件；测量尺寸很小或者很薄的零件硬度
  • 划痕法
    • 表征材料对切断的抗力
    • 相关试验
      • 莫氏硬度
        • 陶瓷及矿物常用的划痕硬度
        • 只表示硬度从小到大的顺序，不表示软硬程度，后面的材料可以划破前面的材料的表面
  • 弹性回跳法
    • 表征金属材料弹性变形功的大小
    • 相关试验
      • 肖氏硬度
        • 原理：将一定重量的带有金刚石圆头或钢球的重锤，从一定高度落于金属试样表面，根据重锤回跳的高度来表征金属硬度值的大小。
        • 优点：可在现场测大型工件的硬度
        • 缺点：在弹性模量相同时才可作比较；精度和准确度较差
      • 里氏硬度
        • 一种动载荷试验法，符号：HL
        • 原理：用规定质量的冲头（碳化钨球）在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头回弹速度表征金属的硬度值
        • 优点：便携，使用方便，可现场测量大型工件的硬度