硬度检测知多少?

金属的硬度，是金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形，压痕或划痕的能力，是衡量金属材料软硬程度的一种指标。由于硬度能灵敏地反应金属材料在化学成分、金相组织、热处理工艺及冷加工变形等方面的差异，因此硬度试验在生产、科研及工程上都得到广泛应用。硬度试验根据受力方式的不同，一般可以分为压入法和刻划法两种，在压入法中，按加力速度不同又可分成静力试验法和动力试验法。其中，以静力试验法应用最为普遍。常用的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等均属于静力试验法；肖氏硬度、里氏硬度和锤击布氏硬度等则属于动力试验法。

布氏硬度试验

试验原理

对一定直径的硬质合金球施加试验力压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形，其半径是压头球直径的二分之一。

适用范围及优缺点

布氏硬度适用于退火、正火状态的钢铁件，铸铁，有色金属及其合金，特别对较软金属，如铝、铅、锡等更为适宜。由于布氏硬度试验时采用较大直径球体压头，所得压痕面积较大，因而测得的硬度值反映金属在较大范围内的平均性能。由于压痕较大，所测数据稳定，重复性强。布氏硬度的缺点是对不同的材料需要更换压头和改变试验力，压痕直径测量也较麻烦。同时，由于压痕较大，对成品件不宜采用。

洛氏硬度试验

试验原理

采用测量压痕深度的方法来表示材料的硬度。

适用范围及优缺点

洛氏硬度试验优点是通过变换试验标尺可测量硬度较高的材料。压痕较小，可用于半成品或成品检验。其缺点是压痕较小，代表性差。由于材料中有偏析及组织不均匀等缺陷，致使所测硬度值重复性差、分散度大。此外，用不同的标尺测得的硬度值彼此无内在联系，也不能直接进行比较。

维氏硬度试验

试验原理

维氏硬度的试验原理与布氏硬度相同，也是根据压痕单位面积所承受的试验力来计算硬度值。所不同的是维氏硬度试验采用的压头是两相对面间夹角为136°的金刚石正四棱锥体。

应用范围及优缺点

维氏硬度试验主要适合测定各种表面处理后的渗层或镀层的硬度以及较小、较薄工件的硬度，显微维氏硬度还可用于测定合金中组成相的硬度。维氏硬度试验的试验力从小到大可任意选择。所测硬度值从低到高标尺连续，不存在布氏硬度中F/D2的约束，也不存在洛氏硬度那样更换不同标尺，而产生不同标尺的硬度无法统一的问题。

肖氏硬度试验

试验原理

用具有一定重量和规定形状的金刚石冲头从一定高度自由下落到试样表面。根据冲头回弹高度来衡量硬度值大小，故也称为弹性回跳硬度试验。

应用范围及优缺点

肖氏硬度试验适合于在现场测试轧辊、机床床面、导轨、大型锻件等工件硬度。其优点是操作简便，测试效率高，不产生压痕，可在成品上试验。缺点是测试精度低，重复性查，并且试验结果的准确性受人为因素影响较大，不适合于精度要求较高的试验。另外，对于弹性系数相差较大的材料，其所测硬度不能相互比较。

里氏硬度试验

试验原理

用规定质量的碳化物冲击体在一定的弹力作用下，以一定的速度冲击试样表面，用冲头在距试样表面1mm处回弹速度与冲击速度的比值再乘以1000，定义为里氏硬度。

应用范围及优缺点

里氏硬度适合于大件、组装件、形状复杂零件的现场硬度测试。其操作简单，测试效率高。缺点是试验时受试样质量及厚度影响较大，一般不宜对薄板及薄管材进行检测。必须指出的是，金属的各种硬度之间及硬度与其他力学性能之间在理论上并无内在联系。各种硬度值都是在特定的试验条件下测定的，用特定条件下的试验数据换算成其他试验条件下的硬度值或抗拉强度，必定存在误差。因此，在可能条件下，应尽量避免这种换算。在大量实验的基础上，国家对不同的金属材料制定了国家标准对硬度的换算进行了规定。