钢的布氏、洛氏、维氏硬度之间的相关关系

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【摘 要】测试材料硬度的方法有很多种，布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度为其中最主要的三种方法，现在就以三者之间的联系及其区别进行论述。

【关键词】钢；硬度；检测方法

一、硬度

所谓硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。根据适应试验方法和不同的单元将硬度分为布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度，不同的单元具有不同的试验方法，不同的材料性质适合于不同场合。也就是说，用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬，来确定被测材料的硬度。

二、钢的布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度之间的区别

根据硬度的测定方法，主要可以分为：

（1）布氏硬度：

HB（Brinell-hardness）HBS、HBW）

布氏硬度测量原理：以相应的试验力F将直径为D的淬硬钢球压头压入材料表面时，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出测量时残留的压痕的平均直径d，用载荷F除以压痕球形表面积即为布氏硬度值或者通过测量的d值查表获得硬度值。

HBS（HBW）=F/S =2F/πD[D-（D2-d2）1/2]

布氏硬度HBS表示淬硬钢球压头测量的布氏硬度。适用范围：小于450；

布氏硬度HBW表示硬质合金压头测量的布氏硬度。适用范围：450？650

具有代表性的布氏硬度：HBS或HBW之前的数字符号表示的是硬度值，符号后面的数字为试验条件，分别表示球体直径，载荷和载荷保持时间。如：120HBS10/1000/30代表直径10mm的球 在9.807kN（1000kgf）载荷，保持30秒测得的布氏硬度值为120

布氏硬度特点：

优点：测量值稳定，准确，能够真实地反映材料的平均硬度；

缺点：压痕较大且操作很慢，不适用于批量生产的成品和薄壁件。

布氏硬度测量范围：

由于布氏硬度计采用较大的钢球压头（10毫米）和较大的负荷，得到较大的压痕，因而能测量出试样较大范围内的性能，而不受被试材料个别组织的影响。适应于测量经退火或正火处理的粗大晶粒的试样及铸件；也可以对原材料和半成品进行检验

2）洛氏硬度：

HR（Rockwell hardness）

洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥体或淬硬钢球压头，在试验压力F作用下将压头压入被测材料表面，保持在主试验力被移除之后的预定时间内，利用压痕残余深度计算硬度值，实际测量值可以直接通过拨号洛氏硬度试验机读取。 HR=100金刚石压头Kh/0.002 K-恒定值，球压头值130

洛氏硬度测量条件：

洛氏硬度值可测量从软到硬较大范围的硬度值，在测量不同硬度的材料时使用不同的压头和试验力。

洛氏硬度特点：

优点：测量快速，简单，小压痕硬度测量范围

缺点：数据的准确性，稳定性，重复性较好

洛氏硬度测量范围：可用于成品和薄件，组织均匀的材料

（3）维氏硬度：

HV（diamond penetrator hardness）

维氏硬度测量原理：类似布氏硬度。使用136°表面金刚石正四棱锥压头，以给定的测试力F压入材料的表面，保持规定时间后卸除试验力，用正四棱锥压痕单位表面积上所受的平均压力表示硬度值。

维氏硬度特性：测量范围大，可测量10？1000HV范围的材料的硬度；只有很小量的压痕。

维氏硬度计适用范围：测量薄的材料和渗碳，氮化等有表面硬化层的材料。

上述的硬度测量，存在彼此之间没有理论上的转换，所以测试结果不能直接相比，应查阅硬度换算表进行比较。

各种硬度换算经验公式：

硬度200？600HBS时：1HRC相当于10HBS；硬度小于450HBS时：1HBS等效1HV

使用布氏压痕直径可直接转换成零件的洛氏硬度：

据布氏硬度，洛氏硬度换算表，

可以概括为一个简单和容易记住的计算经验公式：

HRC =（479-100D）4，其中D是在工件上的压头直径10mm的球30KN压力被压在凹口的直径测量。

二、布氏硬度，维氏硬度，洛氏硬度它们之间的联系

1、三种都是静压检测力进行检测，布氏和维氏的计算公式都是检测力除以压痕面积所得的商，洛氏硬度是和压痕的深度有关。

2、从使用时间上看，布氏最早，其次洛氏，最后是维氏。维氏从设计的原理上看，相对前面两种，有明显的优点：可以任意选择检测力，测量出来的硬度值不变。

3、布氏和维氏施加直接检测力检测，并具有洛氏力的初始检测，然后施加一个力主要检测器，因此，洛氏硬度相对于其他两种，表面粗糙度对轻微的硬度值只有很小的影响。

4、布氏采取的压头球径大，对于软的金属，测定出的硬度值很准确。洛氏操作简单，可以直接读数，适合大批量的检验；维氏能测量从很软的材料到很硬的材料的硬度，而且都是同一个标尺，更能直观反应材料的硬度来。

三、布氏硬度，维氏硬度，洛氏硬度它们之间的应用

1）布氏硬度通常适用于粗颗粒或金属材料的相组成的材料，例如铸铁，钢，铜和铜合金，铅，锡，轻金属使用。2）洛氏硬度适用于淬火钢，退火钢，铝和其它合金的硬度和稍软金属。3）维氏硬度是用来测试一小块经过检验氧化，氮化，渗碳，涂覆等表面处理的材料。另外还有玻璃，玛瑙，陶瓷等脆性材料通常也用维氏硬度来表示。

四、结束语

实践证明，在各种硬度值不同的金属材料中，每一种材料的硬度都与材料的强度有一定的对应关系，因为硬度值是由材料的塑性变形性和抗塑性变形能力测得的。由于测量硬度比测量强度简单，所以材料的强度可以用硬度来判断，并在零件图纸技术条件上注明硬度要求。

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