（1）布氏硬度（代號(hào)HB）
用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負(fù)荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負(fù)荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F。在實(shí)際應(yīng)用中，通常直接測(cè)量壓坑的直徑，并根據(jù)負(fù)荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越?。?。
布氏硬度與材料的抗拉強(qiáng)度之間存在一定關(guān)系：σb≈KHB，K為系數(shù)，例如對(duì)于低碳鋼有K≈0.36，對(duì)于高碳鋼有K≈0.34，對(duì)于調(diào)質(zhì)合金鋼有K≈0.325，…等等。
（2）洛氏硬度（HR）
用有一定頂角（例如120°）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，在一定負(fù)荷P作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下某個(gè)深度的壓痕。由 洛氏硬度機(jī)自動(dòng)測(cè)量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越?。?。根據(jù)壓頭與負(fù)荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。
洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之間有如下?lián)Q算關(guān)系：HRC≈0.1HB。
（3）維氏硬度（HV）
以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除 以載荷值，即為維氏硬度值（HV）
用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負(fù)荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負(fù)荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F。在實(shí)際應(yīng)用中，通常直接測(cè)量壓坑的直徑，并根據(jù)負(fù)荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越?。?。
布氏硬度與材料的抗拉強(qiáng)度之間存在一定關(guān)系：σb≈KHB，K為系數(shù)，例如對(duì)于低碳鋼有K≈0.36，對(duì)于高碳鋼有K≈0.34，對(duì)于調(diào)質(zhì)合金鋼有K≈0.325，…等等。
（2）洛氏硬度（HR）
用有一定頂角（例如120°）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，在一定負(fù)荷P作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下某個(gè)深度的壓痕。由 洛氏硬度機(jī)自動(dòng)測(cè)量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越?。?。根據(jù)壓頭與負(fù)荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。
洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之間有如下?lián)Q算關(guān)系：HRC≈0.1HB。
（3）維氏硬度（HV）
以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除 以載荷值，即為維氏硬度值（HV）
硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是衡量材料軟硬的判據(jù)，是一個(gè)綜合的物理量。
鋁合金材料的硬度越高，耐磨性越好，故常將硬度值作為衡量材料耐磨性的重要指標(biāo)之一。
硬度的測(cè)定常用壓入法。把規(guī)定的壓頭壓入金屬材料表面層，然后根據(jù)壓痕的面積或深度確定其硬度值。根據(jù)壓頭和壓力不同，常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和維氏硬度（HV）。
注: 洛氏硬度中 HRA,HRB,HRC 等中的 A,B,C 為三種不同的標(biāo)準(zhǔn),稱(chēng)為標(biāo)尺 A,標(biāo)尺 B,標(biāo)尺 C. 洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一,三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?98.07N(合 10kgf),最后 根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值.標(biāo)尺 A 使用的是球錐菱形壓頭,然后加壓至 588.4N(合 60kgf);標(biāo)尺 B 使用的是直徑 為 1.588mm(1/16 英寸)的鋼球作為壓頭,然后加壓至 980.7N(合 100kgf);而標(biāo)尺 C 使用與標(biāo)尺 A 相同的球錐菱 形作為壓頭,但加壓后的力是 1471N(合 150kgf).因此標(biāo)尺 B 適用相對(duì)較軟的材料,而標(biāo)尺 C 適用較硬的材料. 實(shí)踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系.因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄?變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強(qiáng)度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高.但各種材料的換 算關(guān)系并不一致.
注: 洛氏硬度中 HRA,HRB,HRC 等中的 A,B,C 為三種不同的標(biāo)準(zhǔn),稱(chēng)為標(biāo)尺 A,標(biāo)尺 B,標(biāo)尺 C. 洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一,三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?98.07N(合 10kgf),最后 根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值.標(biāo)尺 A 使用的是球錐菱形壓頭,然后加壓至 588.4N(合 60kgf);標(biāo)尺 B 使用的是直徑 為 1.588mm(1/16 英寸)的鋼球作為壓頭,然后加壓至 980.7N(合 100kgf);而標(biāo)尺 C 使用與標(biāo)尺 A 相同的球錐菱 形作為壓頭,但加壓后的力是 1471N(合 150kgf).因此標(biāo)尺 B 適用相對(duì)較軟的材料,而標(biāo)尺 C 適用較硬的材料. 實(shí)踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系.因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄?變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強(qiáng)度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高.但各種材料的換 算關(guān)系并不一致.
一、布氏硬度
1、試驗(yàn)原理
用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗(yàn)力F壓入試樣表面，保持規(guī)定的時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，在試樣表面留下球形壓痕，如左圖所示。布氏硬度值用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。用淬火鋼球作壓頭時(shí)，布氏硬度用符號(hào)“HBS”表示;用硬質(zhì)合金球作壓頭，布氏硬度用符號(hào)“HBW”表示。
HBS(HBW)：用鋼球（硬質(zhì)合金球）試驗(yàn)的布氏硬度值；
F：試驗(yàn)力（N）； d：壓痕平均直徑（mm）； D：鋼球（硬質(zhì)合金球）直徑（mm）．
布氏硬度的單位為N/mm2，但習(xí)慣上只寫(xiě)明硬度值而不標(biāo)出單位。
2、選擇試驗(yàn)規(guī)范
在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，鋼球直徑D、施加的試驗(yàn)力F和試驗(yàn)力保持時(shí)間、應(yīng)根據(jù)被測(cè)試鋁合金及金屬的種類(lèi)和試樣厚度，按下表所示的布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范正確地進(jìn)行選擇。
布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范
材料 布氏硬度 0.102F/D 2 備注
鋼及鑄鐵 ＜ 140
＞ 140 10
30 F單位： N
D單位： mm
銅及其合金 ＜ 35
35－130
＞ 130 5
10
30
輕金屬及其合金 ＜ 35
35－80
＞ 80 25
10
10
鉛、錫 1.25
由布氏硬度值的計(jì)算公式可以看出，當(dāng)所加試驗(yàn)力F與鋼球（或硬質(zhì)合金球）直徑D已選定時(shí)，硬度埴HBS（HBW）只與壓痕直徑d 有關(guān)。d 越大，則HBS（HBW）值越小，表明材料越軟；反之，d 越小，HBS（HBW）值越大，表明材料越硬。
除了采用鋼球（或硬質(zhì)合金球）直徑D為10mm，試驗(yàn)力F為3000kgf（29421N），保持時(shí)間10－15s的試驗(yàn)條件外，在其它試驗(yàn)條件下測(cè)得的硬度值，應(yīng)在符號(hào)HBS的后面用相應(yīng)的數(shù)字注明壓頭直徑、試驗(yàn)力大小和試驗(yàn)力保持時(shí)間。
如120HBS10/1000/30，即表示用10mm的鋼球作壓頭，在1000kgf(9807N)的試驗(yàn)力作用下，保持時(shí)間為30s后所測(cè)得的硬度值為120。如500HBW5/750，即表示用5mm的硬質(zhì)鋼球作壓頭，在750kgf(735N)的試驗(yàn)力作用下，保持時(shí)間為01－15s后所測(cè)得的硬度值為500。
淬火鋼球用于測(cè)定硬度HBS＜450的金屬材料，如灰鑄鐵、有色金屬以及退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等。為了避免壓頭變形，可用硬質(zhì)合金球壓頭，它適用于測(cè)試HBW＜650的金屬材料。（我國(guó)目前布氏硬度試驗(yàn)機(jī)壓頭主要是淬火鋼球。
3、試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)
布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：試驗(yàn)時(shí)使用的壓頭直徑較大，在試樣表面上留下壓痕也較大，測(cè)得的硬度值也較準(zhǔn)確。
布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)是：對(duì)金屬表面的損傷較大，不易測(cè)試太薄工件的硬度，也不適于測(cè)定成品件的硬度。
布氏硬度試驗(yàn)常用來(lái)測(cè)定原材料、半成品及性能不均勻的鋁合金及金屬材料（如鑄鐵）硬度
二、洛氏硬度
1、試驗(yàn)原理
洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭，以規(guī)定的試驗(yàn)力使其壓入試樣表面。試驗(yàn)時(shí)，先加初試驗(yàn)力，然后加主試驗(yàn)力。壓入試樣表面之后卸除主試驗(yàn)力，在保留初試驗(yàn)力的情況下，根據(jù)試樣表面壓痕深度，確定被測(cè)金屬材料的洛氏硬度值。
如圖所示，0－0為金剛石壓頭還沒(méi)有和試樣接觸的位置。1－1是在初試驗(yàn)力作用下壓頭所處的位置，壓入深度為h1，目的是為了消除由于試樣表面不光潔對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的精確性造成的不良影響。圖中2－2在總試驗(yàn)力（初試力＋主試驗(yàn)力）作用下壓頭所處位置，壓入深度為h2。3－3是卸除主試驗(yàn)力后壓頭所處的位置，由于金屬?gòu)椥宰冃蔚玫交謴?fù)，此時(shí)壓頭實(shí)際壓入深度為h3。故由于主試驗(yàn)力所引起的塑性變形而使壓頭壓入深度為h＝h3－h(huán)1。洛氏硬度值由h的大小確定，壓入深度h越大，硬度越低；反之，則硬度越高。一般說(shuō)來(lái)，按照人們習(xí)慣上的概念，數(shù)值越大，硬度越高。因此采用一個(gè)常數(shù)c減去h來(lái)表示硬度的高低。并用每0.002㎜的壓痕深度為一個(gè)硬度單位。由此獲得的硬度值稱(chēng)為洛氏硬度值，用符號(hào)HR表示。
式中，c為常數(shù)（對(duì)于 HRC、HRA，c取0.2；對(duì)于HRB，c取0.26）。由此獲得的洛氏硬度值HR為一無(wú)名數(shù)，試驗(yàn)時(shí)一般由試驗(yàn)機(jī)指示器上直接讀出。
2、常用洛氏硬度標(biāo)尺及適用范圍
標(biāo) 尺 壓頭類(lèi)型 總試驗(yàn)力 kgf 硬度值有效范圍 應(yīng) 用
HRA
HRB
HRC 120°金剛石圓錐體
(1/16) ” ( Φ1.588㎜)鋼球
120°金剛石圓錐體 600
1000
1500 70－88
20－100
20－70 硬質(zhì)合金、表面淬火層或滲碳層等
有色金屬、退火、正火鋼等
淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等
上述洛氏硬度的三種標(biāo)尺中，以HRC應(yīng)用最多，一般經(jīng)淬火處理的鋼或工具都采用HRC測(cè)量。在中等硬度情況下，洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間關(guān)系約為1：10，如40HRC 相當(dāng)于400HBS 。如50HRC，表示用HRC標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為50。硬度值應(yīng)在有效測(cè)量范圍內(nèi)（HRC為20－70）為有效。
3、試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：①操作簡(jiǎn)單迅速，效率高，直接從指示器上可讀出硬度值；
②壓痕小，故可直接測(cè)量成品或較薄工件的硬度；
③對(duì)于HRA和HRC采用金剛石壓頭，可測(cè)量高硬度薄層和深層的鋁合金及金屬材料。
缺點(diǎn)：由于壓痕小，測(cè)得的數(shù)值不夠準(zhǔn)確，通常要在試樣不同部位測(cè)定四次以上，取其平均值為該鋁合金及金屬材料的硬度值。
三、維氏硬度
布氏硬度試驗(yàn)不適用于測(cè)定硬度較高的鋁合金及金屬材料。
洛氏硬度試驗(yàn)雖然可用于測(cè)定較鋁合金及金屬材料和硬材料，但其硬度值不能進(jìn)行比較。
維氏硬度試驗(yàn)可以測(cè)量從軟到硬的各種材料以及金屬零件的表面硬度，并有連續(xù)一致的硬度標(biāo)尺。
1、試驗(yàn)原理
維氏硬度試驗(yàn)原理與布氏硬度相似，也是根據(jù)壓痕單位表面積上的試驗(yàn)力大小來(lái)計(jì)算硬度值。區(qū)別在于壓頭采用錐面夾角為136°的金剛石正四棱錐體，將其以選定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，按規(guī)定保持一定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度，如書(shū)上P9圖1－5所示。維氏硬度值用四棱錐壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示，符號(hào)HV。
式中 F－作用在壓頭上的試驗(yàn)力（N）,d－壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度的平均值（㎜）,HV值的單位為N /㎜ 2 ，但習(xí)慣上只寫(xiě)出硬度值而不標(biāo)出單位。
2、常用試驗(yàn)力及其適用范圍
維氏硬度試驗(yàn)所用試驗(yàn)力視其試件大小、薄厚及其它條件，可在49.03－980.7N的范圍內(nèi)選擇試驗(yàn)力。常用的試驗(yàn)胃有49.03、98.07、196.1、294.2、490.3、980.7N。HV符號(hào)前面的數(shù)字為硬度值，后面依次用相應(yīng)數(shù)字注明試驗(yàn)力和試驗(yàn)力保持時(shí)間（10－15s不標(biāo)注）。如640／HV30／20,表示30kgf (294.2N) 試驗(yàn)力，保持時(shí)間為20s測(cè)得維氏硬度值為640。
維氏硬度法適用范圍寬，尤其適用于測(cè)定金屬鍍層、薄片金屬及化學(xué)熱處理后的表面硬度，其結(jié)果精確可靠。當(dāng)試驗(yàn)力小于0.2 kgf （1.961N）時(shí)，可用于測(cè)量金相組織中不同相的硬度。
3、試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：①與布氏、洛氏硬度試驗(yàn)比較，維氏硬度試驗(yàn)不存在試驗(yàn)力與壓頭直徑有一定比例關(guān)系的約束； ②不存在壓頭變形問(wèn)題； ③壓痕輪廓清晰，采用對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)量，精確可靠，硬度值誤差較小。
缺點(diǎn)：其硬度值需要先測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度，然后經(jīng)計(jì)算或查表確定，故效率不如洛氏硬度試驗(yàn)高
洛氏硬
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全洛氏硬度機(jī)度（HR）測(cè)試當(dāng)被測(cè)樣品過(guò)小或者布氏硬度（HB）大于450時(shí)，就改用洛氏硬度計(jì)量。試驗(yàn)方法是用一個(gè)頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料硬度的不同，可分為三種不同標(biāo)度來(lái)表示：
HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。
HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。
HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)。稱(chēng)為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。洛氏硬度實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)今所有使用的幾種普通壓痕硬度實(shí)驗(yàn)的一種。三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N（10Kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（60Kgf）；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至1471N（150Kgf），因此標(biāo)尺B適用于較軟的材料檢測(cè)。標(biāo)尺C適用于較硬的材料檢測(cè)。
最常用標(biāo)尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC標(biāo)尺用于測(cè)試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是鋁材及金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測(cè)試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標(biāo)尺用于測(cè)試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測(cè)試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。
HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。
HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。
HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)。稱(chēng)為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。洛氏硬度實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)今所有使用的幾種普通壓痕硬度實(shí)驗(yàn)的一種。三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N（10Kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（60Kgf）；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至1471N（150Kgf），因此標(biāo)尺B適用于較軟的材料檢測(cè)。標(biāo)尺C適用于較硬的材料檢測(cè)。
最常用標(biāo)尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC標(biāo)尺用于測(cè)試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是鋁材及金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測(cè)試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標(biāo)尺用于測(cè)試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測(cè)試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。