金属材料硬度基础知识

工作中，常常需要测量各种硬度值，在HB、HRC之间进行转换，对其中一些数值的基础知识需要重新梳理下，现将网络上一些知识进行集合集锦，作为基础参考资料。

情比金坚不算坚，超越钻石永流传!大千世界鬼斧神工，万千物品软硬不同。无论微观世界中八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等等都是硬度产生的一个物质因素。 目前世界最硬的是由碳元素的同位素碳14所组成的金刚石是最硬的。

如何衡量哪种物品最硬，需要用硬度试验来确定硬度的低。 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，塑性变形抗力越，硬度值也就越。由此可见硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。

在钢铁行业中，金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法不同， 常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等，其中以HB及HRC较为常用。布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。

1.洛氏硬度

洛氏硬度(Rockwellhardness)，这是由洛克威尔(S.P.Rockwell)在1921年提出来的，是使用洛氏硬度计所测定的金属材料的硬度值。该值没有单位，只用代号“HR”表示，其测量方法是，在规定的外加载荷下，将钢球或金刚石压头垂直压入待试材料的表面，产生凹痕，根据载荷解除后的凹痕深度，利用洛氏硬度计算公式HR=(K-H)/C便可以计算出洛氏硬度。洛氏硬度值显示在硬度计的表盘上，可以直接读取。洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。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1.59、3.18mm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，用于硬度极的材料(如硬质合金等)。

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，用于硬度很的材料(如淬火钢等)。

2.布氏硬度

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。

3.维氏硬度

维氏硬度试验方法是英国史密斯(R.L.Smith)和塞德兰德(C.E.Sandland)于1925年提出的。英国的维克斯—阿姆斯特朗(Vickers-Armstrong)公司试制了台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验测量范围较宽，从较软材料到超硬材料，几乎涵盖各种材料。

4.里氏硬度

里氏硬度是以HL表示，里氏硬度测试技术是由瑞士狄尔马，里伯博士发明的，它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体，在一定力的作用下冲击试件表面，然后反弹。由于材料硬度不同，撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料，当冲击体上下运动时，其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号，再通过电子线路转换成里氏硬度值。

5.肖氏硬度

简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。

应用弹性回跳法将撞销从一定度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度(即为碰撞前后的速度比乘以1000)

6.巴氏硬度

巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国 Barber-Colman公司提出，是近代国际上广泛采用的一种硬度门类， 一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下，压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa。

7.努氏硬度

努氏硬度是作为数值而测得的硬度，主要在加工方面使用该数值。一般来说，金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米

8.韦氏硬度

一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。

三种测试方法的应用范围：

HRC含意是洛式硬度C标尺，HRC和HB在生产中的应用都很广泛HRC适用范围HRC 20--67，相当于HB225--650，若硬度于此范围则用洛式硬度A标尺HRA，若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能于此值，在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。

洛氏硬度：工业生产中最常用，适用于硬度较的金属材料，如淬火钢及调质钢 ;洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。洛氏硬度没有单位，是一个无纲量的力学性能指标，其最常用的硬度标尺有A、B、C三种，通常记作HRA、HRB、HRC，其表示方法为硬度数据+硬度符号，如40HRC。

维氏硬度：由于试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。比如渗碳、渗氮、碳氮共渗、电镀层等的硬度。

布氏硬度：一般情况下，硬度低的习惯于用布氏硬度，比如进行退火、正火、轧制后空冷、淬火+温回火等钢材。

维氏转换成洛氏的公式HRC=100-37353/(HV+200)

1.萧氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12

2.萧式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15

3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(H)

4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3