各类硬度定义及换算

一) 什么是硬度， 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

1）布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBSHBW ）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。

2） 洛氏硬度可分为HRA 、HRB 、HRC 、HRD 四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC 用得最多。压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。

3）维氏硬度以HV 表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。

1、钢材的硬度 ：金属硬度(Hardness)的代号为H 。按硬度试验方法的不同，

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。

HB 应用范围较广，HRC 适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。

HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 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，即为维氏硬度值(HV)。

HL 手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm 处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB （回弹速度）/ VA（冲击速度）。

便携式里氏硬度计用里氏（HL ）测量后可以转化为：布氏（HB ）、洛氏（HRC ）、维氏（HV ）、肖氏（HS ）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB ）、洛氏（HRC ）、维氏（HV ）、里氏（HL ）、肖氏（HS ）测量硬度值。

2、HB - 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)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。

布式硬度(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。布式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(一般3000kg) 把一定大小(直径一般为10mm) 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)。

3、洛式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。钢球硬度通常用洛氏硬度来表示，钢球硬度通常在HRC17---65之间，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，用于硬度极高的材料(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，用于硬度很高的材料(如淬火钢等) 。

另外：

1.HRC 含意是洛式硬度C 标尺，

2.HRC 和HB 在生产中的应用都很广泛

3.HRC 适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－650

若硬度高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, 不能高于此值。

4. 洛氏硬度计C 标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。

布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS) 或硬质合金球（HBW ），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。

5. 洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。

布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。

6. 洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。）

布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。

7. 洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。

布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。

8. 在一定条件下，HB 与HRC 可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。

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。

另外, 天然水中的钙美含量也用硬度表示. 我国规定的硬度是:1L水中含的钙盐, 镁盐折合成CaO 和MgO 的总量相当于10mgCaO(将MgO 也换算成CaO) 时, 其硬度是1°.

水的硬度是水质的重要指标, 通常分为五类:

很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水

0°～4° 4°～8°8°～16° 16°～30° >30°

1. 肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12

2. 肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15

3. 洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3

硬度测定范围:

HS

HB

HRC

HV

HL 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

肖氏硬度 - Shore scleroscope hardness

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高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。用测得的撞销回跳的高度来表示硬度。

肖氏硬度试验是一种动态力试验，与布、洛、维等静态力试验法相比，准确度稍差，受测试时的垂直性，试样表面光洁度等因素的影响，数据分散性较大，其测试结果的比较只限于弹性模量相同的材料。它对试样的厚度和重量都有一定要求，不适于较薄和较小试样，但是它是一种轻便的手提式仪器，便于现场测试，其结构简单，便于操作，测试效率高。

肖氏硬度计适用于测定黑色金属和有色金属的肖氏硬度值。肖氏硬度计便于携带，特别适用于冶金、重型机械行业中的中大型工件，例如大型构件、铸件、锻件、曲轴、轧辊、特大型齿轮、机床导轨等工件。在橡胶、塑料行业中常称作邵氏硬度。