硬度知识
一、硬度简介：
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 1.布氏硬度(HB)
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)。 2.洛氏硬度(HR)
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)。
3 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HV值(kgf/mm2)。
############################################################################################# 注：
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺A、标尺B、标尺C。
洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf)，最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N(合60kgf)；标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头，然后加压至980.7N(合100kgf)；而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺C适用较硬的材料。 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。但各种材料的换算关系并不一致。本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格，请查阅。
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二、硬度对照表：
根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。 抗拉强度 Rm N/mm2 250 270 285 305 320 335 350 370 380 400 415 430 450 465 480 490 510 530 545 560 575 595 610 625 0 660 675 690 705 720 740 755 770 785 800 820 835 850 865 880 900 915 930 维氏硬度 HV 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 布氏硬度 HB 76.0 80.7 85.2 90.2 95.0 99.8 105 109 114 119 124 128 133 138 143 147 152 156 162 166 171 176 181 185 190 195 199 204 209 214 219 223 228 233 238 242 247 252 257 261 266 271 276 洛氏硬度 HRC - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20.3 21.3 22.2 23.1 24.0 24.8 25.6 26.4 27.1 27.8 28.5 950 965 995 1030 1060 1095 1125 1115 1190 1220 1255 1290 1320 1350 1385 1420 1455 1485 1520 1555 1595 1630 1665 1700 1740 1775 1810 1845 1880 1920 1955 1995 2030 2070 2105 2145 2180 295 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 0 650 660 670 680 690 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 280 285 295 304 314 323 333 342 352 361 371 380 390 399 409 418 428 437 447 (456) (466) (475) (485) (494) (504) (513) (523) (532) (542) (551) (561) (570) (580) (5) (599) (608) (618) 29.2 29.8 31.0 32.2 33.3 34.4 35.5 36.6 37.7 38.8 39.8 40.8 41.8 42.7 43.6 44.5 45.3 46.1 46.9 47.7 48.4 49.1 49.8 50.5 51.1 51.7 52.3 53.0 53.6 54.1 54.7 55.2 55.7 56.3 56.8 57.3 57.8 58.3 58.8 59.2 59.7 60.1 61.0 61.8 62.5 63.3 .0 .7 65.3 65.9 66.4 900 920 940 67.0 67.5 68.0
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。 下面是本站根据由实验得到的经验公式制作的快速计算器，有一定的实用价值，但在要求数据比较精确时，仍需要通过试验测得。
三、硬度換算公式
1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12 2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15 3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV) 4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3
硬度測定範圍: HS<100 HB<500 HRC<70 HV<1300
洛氏硬度 布氏硬度HB10/3000 维氏硬度 HV HRCHRA 59.580.7676 59.080.5666 58.580.2655 58.080.05 57.579.7635 57.079.5625 56.579.2615 56.078.9605 55.578.6596 55.078.4538587 54.578.1532578 54.077.9526569 53.576.6520560 53.076.3515551 52.576.1509543 52.076.9503535 51.576.97527
51.076.3492520 50.576.1486512 50.075.8480504
硬度換算表 HV 940 920 900 880 860 840 820 800 780 760 740 720 700 690 680 670 660 650 0 630 620 610 600 590 580 570
HRC HBS 68 67.5 67 66.4 65.9 65.3 .7 63.3 62.5 61.8 61 60.1 59.7 59.2 58.8 58.3 57.8 57.3 56.8 56.3 55.7 55.2 54.7 54.1 53.6 HV 560 550 540 530 520 510 500 490 480 470 460 450 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310 HRC 53 52.3 51.7 51.1 50.5 49.8 49.1 48.4 47.7 46.9 46.1 45.3 44.5 43.6 42.7 41.8 40.8 39.8 38.8 37.7 36.6 35.5 34.4 33.3 32.2 31 505 496 488 480 473 465 456 448 441 433 425 415 405 397 388 379 369 360 350 341 331 322 313 303 294 HBS HV 300 295 290 285 280 275 270 265 260 255 250 245 240 230 220 210 200 190 180 170 160 HRC 29.8 29.2 28.5 27.8 27.1 26.4 25.6 24.8 24 23.1 22.2 21.3 20.3 18 15.7 13.4 11 8.5 6 3 0 HBS 284 280 275 270 265 261 256 252 247 243 238 233 228 附录G 钢的硬度值换算（续）
表1 钢的维氏硬度（HV）与其他硬度和强度的近似换算值（续）
布氏硬度 10－mm钢球 维 氏 硬 度 标准 钢球 钨－硬质 合金钢球 A. 标尺 60-kg负荷 金刚圆锥压头 • 标尺 100-kg负荷 • 标尺 100-kg负荷 • 标尺 100-kg负荷 15-N 标尺 15－kg 30-N 标尺 30－kg 负荷 45-N 标尺 45-kg 负荷 3000－kgb负荷 表面洛氏硬度 洛氏硬度 表面金刚石圆锥压头 肖 抗拉强度 维 ba
氏 （近似值） 氏 硬 Mpa 硬 度 (1000psi) 度 金刚圆金刚圆金刚圆锥压头 锥压头 锥压头 负荷 HV HBS HBW 1 370 360 350 340 330 320 310 302 350 341 331 322 313 303 294 283 350 341 331 322 313 303 294 28HRA 4 69.2 68.7 68.1 67.6 67.0 66.4 65.8 65.2 65.8 .5 .2 63.8 HRB 5 － (109.0) － (108.0) － (107.0) － (105.5) － (104.5) － (103.5) HRC 6 37.7 36.6 35.5 34.4 33.3 32.3 31.0 29.8 29.2 28.5 27.8 27.1 HRD 7 53.6 52.8 51.9 51.1 50.2 49.4 48.4 47.5 47.1 46.5 46.0 45.3 HR15N HR30N HR45N HS 8 79.2 78.6 78.0 77.4 76.8 76.2 75.6 74.9 74.6 74.2 73.8 73.4 9 57.4 56.4 55.4 54.4 53.6 52.3 51.3 50.2 49.7 49.0 48.4 47.8 10 11 σb 12 HV 13 40.4 － 1170(170) 370 39.1 50 1130(1) 3637.8 － 1095(159) 0 36.5 47 1070(155) 350 35.2 － 1035(150) 33.9 45 1005(146) 32.5 － 980(142) 31.1 42 950(138) 30.4 － 935(136) 29.5 41 915(133) 28.7 － 905(131) 27.9 40 0(129) 310 30340 330 320 0 295 290 285 280 275 270 265 260 255 250 245 240 4 280 275 270 265 261 256 252 247 243 238 233 228 4 280 275 270 265 261 256 252 247 243 238 233 228 63.5 63.1 62.7 62.4 62.0 61.6 61.2 60.7 － － － － － － － － － ― ― － － － － － － － (102.0) － (101.0) － 99.5 － 98.1 96.7 95.0 93.4 91.5 .5 87.1 85.0 81.7 78.7 75.0 71.2 66.7 62.3 56.2 52.0 48.0 41.0 26.4 25.6 24.8 24.0 23.1 22.2 21.3 20.3 (18.0) (15.7) (13.4) (11.0) (8.5) (6.0) (3.0) (0.0) － － － － － － － － － 44.9 44.3 43.7 43.1 42.2 41.7 41.1 40.3 － － － － － － － － － － － － － － － － － 73.0 72.6 72.1 71.6 71.1 70.6 70.1 69.6 － － － － － － － － － － － － － － － － － 47.2 46.4 45.7 45.0 44.2 43.4 42.5 41.7 － － － － － － － － － － － － － － － － － 27.1 － 875(127) 26.2 38 855(124) 25.2 － 840(122) 24.3 37 825(120) 23.2 －36 22.2 － 21.1 34 19.9 33 － 32 － 30 － 29 － 28 － 26 － 25 － 24 － 22 － 21 － 20 － － － － － － － － － － － － － 805(117) 795(115) 780(113) 765(111) 730(106) 695(101) 670(97) 635(92) 605(88) 580(84) 545(79) 515(75) 490(71) 455(66) 425(62) 390(57) － － － － － 0 295 290 285 280 275 270 265 260 255 250 245 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 230 219 219 220 209 209 210 200 200 200 190 190 190 181 181 180 171 171 170 162 162 160 152 152 150 143 143 140 133 133 130 124 124 120 114 114 110 105 105 100 95 95 90 85 90 86 81 95 90 86 81 140 130 120 110 100 95 90 85 a）在本表中用黑体字表示的值与按ASTM－E140表1的硬度转换值一致，由相应的SAE－ASM－ASTM 联合会列出的。
b）括号里的数值是超出范围的，只是提供参考。
利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度
在生产现场，由于受检测仪器的，经常使用布氏硬度计测量大型淬火件的硬度。如果想知道该工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先测量出布氏硬度值，然后根据换算表，查出相对应的洛氏硬度值，这种方式显然有些繁琐。那么，能否根据布氏硬度计的压痕直径，直接计算出工件的洛氏硬度值呢？答案当然是肯定的。根据布氏硬度和洛氏硬度换算表，可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式：HRC =（479-100D）/4，其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。该公式计算出的值与换算值的误差在0.5 ～ -1范围内，该公式在现场用起来十分方便，您不妨试一试。
