硬度的测定计算方法

1. 维氏硬度计计算公式

计算公式为：

F=负荷（牛顿力），S=压痕表面积 （平方毫米），α= 压头相对面夹角=136°，d=平均压痕对角线长度（毫米）。

报告维氏硬度值的标准格式为xHVy。例如185HV5中，185是维氏硬度值，5指的是测量所用的负荷值（单位：千克力）。

维氏硬度计测量范围宽广，可以测量工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。

(1)硬度的测定计算方法扩展阅读

维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面小负荷维氏硬度试验，主要用于测试小型精密零件的硬度，表面硬化层硬度和有效硬化层深度，镀层的表面硬度，薄片材料和细线材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等。

由于试验力很小，压痕也很小，试样外观和使用性能都可以不受影响。显微维氏硬度试验主要用于金属学和金相学研究，用于测定金属组织中各组成相的硬度，用于研究难熔化合物脆性等。显微维氏硬度试验还用于极小或极薄零件的测试，零件厚度可薄至3μm。

广泛应用于测定微小、薄形试件、表面渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度，是科研机构、工厂及质监部门进行材料研究和检测的理想硬度测试仪器。

适用范围：热处理、碳化、淬火硬化层，表面覆层，钢，有色金属和微小及薄形零件等。配备努氏压头后能测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬材料的努氏硬度。

2. 硬度的测定方法有哪些

1.金属洛氏 测试原理 将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分两个步骤压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,测量在初试验力下的残余压痕深度h,根据h值及常数N和S计算洛氏硬度。 术语及定义...
2.金属布氏 测试原理 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,...
3.金属维氏 测试原理 将顶部两相对面具有规定角度的正四棱锥体金刚石压头用试验力压入试样表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商,压痕被视...
4.显微维氏 术语及定义 试验力——试验时所用的负载。 压痕对角线——卸载后,压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。 压头夹角——压头顶部两相对面的夹角。 测试程序 试验一般在10~35...
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3. 水质分析中硬度的测定有哪些分析方法

水总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量,它包括暂时硬度和永久硬度.水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的部分,因其遇热即形成碳酸盐沉淀而被除去,称之为暂时硬度；而以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在的部分,因其性质比较稳定,不能够通过加热的方式除去,故称为永久硬度. 硬度又分为钙硬和镁硬,钙硬是由Ca2+引起的,镁硬是由Mg2+引起的. 水硬度是表示水质的一个重要指标,对工业用水关系很大.水硬度是形成锅垢和影响产品质量的主要因素.因此,水的总硬度即水中钙、镁总量的测定,为确定用水质量和进行水的处理提供依据.
水的总硬度测定的方法
一、原理
测定自来水的硬度,一般采用络合滴定法,用EDTA标准溶液滴定水中的Ca2+、Mg2+、总量然后换算为相应的硬度单位.
用EDTA滴定Ca2+、Mg2+总量时,一般是在pH=10的氨性缓冲溶液进行,用EBT（铬黑体）作指示剂.化学计量点前,Ca2+、Mg2+和EBT生成紫红色络合物,当用EDTA溶液滴定至化学计量点时,游离出指示剂,溶液呈现纯蓝色.
由于EBT与 Mg2+ 显色灵敏度高,与Ca2+显色灵敏度低,所以当水样中Mg2+含量较低时,用EBT 作指示剂往往得不到敏锐的终点.这时可在EDTA标准溶液中加入适量的Mg2+（标定前加入Mg2+对终点没有影响）或者在缓冲溶液中加入一定量Mg2+—EDTA盐,利用置换滴定法的原理来提高终点变色的敏锐性,也可采用酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂,此时终点颜色由紫红色变为蓝绿色.
滴定时,Fe3+,Al3+ 等干扰离子,用三乙醇胺掩蔽；Cu2+,Pb2+,Zn 2+ 等重金属离子则可用KCN、Na2S 或硫基乙酸等掩蔽.
本实验以CaCO3 的质量浓度（mg/L）表示水的硬度.我国生活饮用水规定,总硬度以 CaCO3计,不得超过450 mg/L.
计算公式：水的硬度= ×100.09（mg/L）式中C为EDTA的浓度,V为EDTA的体积,100.09为CaCO3的质量
二、试剂
1、EDTA标准溶液（0.01mo/L）：称取2 g乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y.2H2O)于250 mL 烧杯中,用水溶解稀释至500mL .如溶液需保存,最好将溶液储存在聚乙烯塑料瓶中.
2、氨性缓冲溶液（pH=10）：称取20g NH4Cl固体溶解于水中,加100ml浓氨水,用水稀释至1L.
3、铬黑体（EBT）溶液(5g.L－1)：称取0.5 g铬黑体,加入25mL 三乙醇胺、75 mL乙醇
4、Na2S 溶液(20g/L)
5、三乙醇氨溶液(1+4)
6、盐酸(1+1)
7、氨水(1+2)
8、甲基红：1g/L 60%的乙醇溶液
9、镁溶液：1gMgSO4.7H2O 溶解于水中,稀释至200mL
10、CaCO3基准试剂：120℃干燥2h.
11、金属锌（99.99%）：取适量锌片或锌粒置于小烧杯中,用 0.1mol/LHCl清洗1min,以除去表面的氧化物,再用自来水和蒸馏水洗净,将水沥干,放入干燥箱中100℃烘干（不要过分烘烤,）冷却.
三、步骤
1、EDTA的标定.
标定EDTA的基准物较多,常用纯 CaCO3 ,也可用纯金属锌标定,其方法如下：
（1）金属锌为基准物质：准确称取0.17-0.20g 金属锌置于 100mL 烧杯中,用1+1 HCl,5mL立即盖上干净的表面皿,待反应完全后,用水吹洗表面皿及烧杯壁,将溶液转入250mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀.
用移液管平行移取 25.00ml Zn2+ 的标准溶液三份分别于 250mL锥形瓶中,加甲基红1滴,滴加(1+2) 的氨水至溶液呈现为黄色,再加蒸馏水25mL ,氨性缓冲溶液10mL,摇匀,加EBT指示剂2-3滴,摇匀,用EDTA溶液滴至溶液有紫红色变为纯蓝色即为终点.计算EDTA溶液的准确浓度.
（2）CaCO3为基准物质；准确称取CaCO3 0.2g-0.25g 于 烧杯中,先用少量的水润湿,盖上干净的表面皿,滴加1+1 HCl 10mL,加热溶解.溶解后用少量水洗表面皿及烧杯壁,冷却后,将溶液定量转移250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀.
用移液管平行移取25.00mL标准溶液三份分别加入250mL锥形瓶中,加1滴甲基红指示剂,用(1+2)氨水溶液调至溶液由红色变为淡黄色,加20mL水及5mLMg2+ 溶液,再加入pH=10 的氨性缓冲溶液由红色变为纯蓝色即为终点,计算EDTA溶液的准确浓度.
2、自来水样的分析.
打开水龙头,先放数分钟,用已洗净的试剂瓶承接水样500-1000mL,盖好瓶塞备用.
移取适量的水样（用什么量器?）（一般为50-100mL,视水的硬度而定）,加入三乙醇胺3 mL ,氨性缓冲溶液5 mL ,EBT指示剂2-3滴,立即用EDTA标准溶液滴至溶液由红色变为纯蓝色即为终点.平行三份,计算水的总硬度,以CaCO3表示.
注意：
1、自来水样较纯、杂质少,可省去水样酸化、煮沸,加 Na2S 掩蔽剂等步骤.
2、如果EBT指示剂在水样中变色缓慢,则可能是由于 Mg2+ 含量低,这时应在滴定前加入少量 Mg2+ 溶液,开始滴定时滴定速度宜稍快,接近终点滴定速度宜慢,每加1滴EDTA溶液后,都要充分摇匀.

4. 水硬度测量公式

水硬度测量公式（毫克当量/升）=V1×N×1000/V

公式中：V1——滴定时消耗EDTA标准溶液的毫升数

N——EDTA标液溶液的当量浓度

V——水样体积毫升数

水硬度步骤，准确称取碱式碳酸镁基准试剂0.2~0.25g，置于100mL烧杯中，用少量水润湿，盖上表面皿，慢慢滴加1∶1 HC1使其溶解（约需3~4mL）。加少量水将它稀释，定量地转移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

5. 硬度的测量方法

洛氏硬度：
采用测量压入深度的方式，硬度值可直接读出，操作简单快捷，工作效率高。然而由于金刚石压头的生产及测量机构精度不佳。
特点：
1.测量迅速简便，效率高；
2.试验力小，压痕小；
3.可测定各种材料的硬度；
4.可测定较薄工件的硬度；
5.可测成品；
6.测量精度低，需要多次测量取平均值。
维氏硬度：
代号：HV
简介：维氏硬度 英文词条名：Vickers-hardness 表示材料硬度的一种标准。由英国科学家维克斯首先提出。以49.03~980.7N（5kg~10kg）的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷1.961~<49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷<1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
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)。
维氏硬度计算公式为：
P为载荷，如10kg。 d为压痕对角线长度(mm)。 HV10
维氏硬度计测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。
测试样图：
陶瓷抛光样品压痕光学显微镜照片(对角线d)
布氏硬度：
具有较大的压头和较大的试验力,得到压痕较大，因而能测出试样较大范围的性能。与抗拉强度有着近似的换算关系。测量结果较为准确。对材料表面破坏较大，不适合测量成品。测量过程复杂费事。适合测量灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料，适用于原料及半成品硬度测量。
对于测量精度，维氏大于布氏，布氏大于洛氏。
特点：
1.试验力大，压痕大，准确性高；
2.测量效率低；
3.不宜测量太小或太薄的试样；
4.不宜测高硬度材料；
5.不宜测成品。
显微硬度：
压痕极小，可以归为无损检测一类；适用于测量诸如钟表较微小的零件，及表面渗碳、氮化等表面硬化层的硬度。除了正四棱锥金刚石压头之外，还有三角形角锥体、双锥形、船底形、双柱形压头，适用于测量特殊材料和形状的硬度。
努氏硬度：
努氏硬度测量精度比维氏硬度还要高，而且同样试验力下，比维氏硬度压入深度较浅，适合测量薄层硬度。再加上努氏压头作用下压痕周围脆裂倾向性小，适合测量高硬度金属陶瓷材料，人造宝石及玻璃、矿石等脆性材料。
肖氏硬度：
肖氏硬度 - Shore scleroscope hardness .
操作简单，测量迅速，试验力小，基本不损坏工件，适合现场测量大型工件，广泛应用于轧辊及机床、大齿轮、螺旋桨等大型工件。肖氏硬度是轧辊重要指标之一。
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。

6. 维氏硬度的计算方法

计算公式为：

F=负荷（牛顿力），S=压痕表面积 （平方毫米），α= 压头相对面夹角=136°，d=平均压痕对角线长度（毫米）。

报告维氏硬度值的标准格式为xHVy。例如185HV5中，185是维氏硬度值，5指的是测量所用的负荷值（单位：千克力）。

维氏硬度计测量范围宽广，可以测量工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。

(6)硬度的测定计算方法扩展阅读

维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面小负荷维氏硬度试验，主要用于测试小型精密零件的硬度，表面硬化层硬度和有效硬化层深度，镀层的表面硬度，薄片材料和细线材的硬度，刀刃附近的硬度，牙科材料的硬度等。

由于试验力很小，压痕也很小，试样外观和使用性能都可以不受影响。显微维氏硬度试验主要用于金属学和金相学研究，用于测定金属组织中各组成相的硬度，用于研究难熔化合物脆性等。显微维氏硬度试验还用于极小或极薄零件的测试，零件厚度可薄至3μm。

广泛应用于测定微小、薄形试件、表面渗镀层等试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬的材料的努氏硬度，是科研机构、工厂及质监部门进行材料研究和检测的理想硬度测试仪器。

适用范围：热处理、碳化、淬火硬化层，表面覆层，钢，有色金属和微小及薄形零件等。配备努氏压头后能测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬材料的努氏硬度。

7. 硬度的检测方法有哪几种，各自的检测范围都是什么

硬度：是指金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力。按照测量方法的不同,可分为布氏硬度/洛氏硬度/维氏硬度/肖氏硬度等。
一、 布氏硬度HB
布氏硬度是用一定的负荷（一般为3000kg），把一定硬度的淬硬钢球（常用10、5、2.5毫米）压入材料表面，然后用所加的负荷除以材料上球印的表面积，所得结果就是布氏硬度值，单位是公斤/平方毫米,但习惯上不予标注。按照GB231-84<金属布氏硬度试验方法>,用淬火钢球所测出的硬度用HBS表示;用硬质合金球为压头所测出的硬度值为HBW.HBS适用于测量退火/正火/调质钢及铸铁/有色金属及硬度小于450HBS的较软材料;HBW适用于测量硬度在450~650HBW之间的淬火材料.
1、优点：由于被测金属压坑面积较大，所以结果比较准确。同时实践证明HB与不淬火钢抗拉强度σb有一定的近似关系，对于低碳钢σb=3.53HB，中碳钢σb=3.5HB，高碳钢σb=3.33HB，灰铸铁σb=0.98HB，（σb单位为Mpa）因此根据材料的布氏硬度值，可以近似地确定金属材料的抗拉强度。
2、缺点：不适合测量HB大于450的材料，因为材料的硬度太高容易引起钢球变形，使得测量结果不准确。同时由于压印较大，不适合测定成品和薄板材料。
二、洛氏硬度HR
洛氏硬度是用120度圆锥形金刚石压入器或直径为1.59毫米的淬硬钢球作为压头,在一定的负荷的作用下压入材料的表面上,用压入的深度来计算材料硬度的大小。洛氏硬度没有单位。根据所采用的负荷不同，洛氏硬度又分为三种
1、HRA测量硬度很高或硬而薄的HB大于700的金属，如硬质合金表面处理工件等，负荷为60公斤及120o金钢锥）；
2、HRB测量较软的退火件及铜、铝及HB=60~230的金属，负荷为100公斤及ф1.588mm钢球；
3、HRC一般用于测量HB=230~700的调质钢或淬火回火后的工件，负荷为150公斤及120o金钢锥；
优点：使用方法简便，可以直接从刻度盘上直接读出数值。由于压印较小，适合测定成品和薄板材料。
缺点：由于压印小，所以不准确，一般多测几点，然后取平均值。
以上三种洛氏硬度中一HRC应用最多，一般经淬火处理的钢材均用它。
洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间的关系约为高硬度时 HRC1/10HB；
三、 维氏硬度HV和显微硬度
测定维氏硬度的原理基本与布氏硬度相同，区别在于压头采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体，单位是公斤/平方毫米，一般不予标出。
维氏法所用载荷较小。压痕浅，适用于测量零件薄的表面硬化层、金属镀层及薄片金属的硬度，这是布氏和洛氏所不及的。此外,因压头是金刚石角锥，载荷可调范围大，故对软硬材料均适用，测定范围0~1000HV。
较新的国家标准为GB/T4340.1-1999《金属维氏硬度试验第一部分：试验方法》
用布氏、洛氏、维氏的硬度试验法，载荷大、压痕面积大，只能得到金属材料组织混合物的平均硬度值，当需要测定某个相或某个晶粒硬度时，就要用到显微硬度。
显微硬度试验法的原理与维氏相同，也是以载荷与压痕表面积之比来确定。不同的是所采用的载荷极小，一般在1~120gf(1gf=0.0098N)，显微硬度值也可用HV来表示。
四、肖氏硬度HS
肖氏硬度试验是动态力试验中最简单的试验方法。试验时，使一定重量的标准冲头（底端镶有金刚石圆柱体）或钢球从一定高度自由落于试样表面，然后由于试样的弹性变形，又使其回跳到一定高度，可用落下的高度与回跳的高度的比值来计算肖氏硬度值HS。它取决于材料的弹性性质。因此又被称为弹性回跳硬度。

8. 锅炉水处理中测量硬度的方法和硬度的计算公式是什么

总硬度（毫克当量/升）=V1×N×1000/V，公式中V1——滴定时消耗EDTA标准溶液的毫升数，N——EDTA标液溶液的当量浓度，V——水样体积毫升数。

硬度通常是水中钙、镁离子的总含量是防止锅炉结垢的一项很重要的指标。按水中阴离子存在的情况，分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

国标GB1576对工业锅炉规定：蒸汽锅炉采用锅外水处理时限制给水硬度≤0.03mmol/L，采用锅内加药处理时限制给水硬度≤4mmol/L；汽水两用和热水锅炉：采用锅外水处理时硬度≤0.6mmol。

(8)硬度的测定计算方法扩展阅读：

锅炉水处理注意事项：

1、用户需要定期冲洗锅炉并进行软化水效果的评定。采用锅炉软化水系统进行水质软化，其目的主要是防止结垢，防止堵塞管路，同时消除附着在炉、管壁表面的软水垢，使其不变成硬垢。

2、在使用时还要检查锅炉内各传热面上水垢生长的情况，测量厚度有无增加，以判别软水效果。栓查锅炉各个部分的技术状态，及锅炉安全装置，如对安全阀、压力表、排污阀等进行检修，以保证安全阀、压力表、排污阀等进行检修，以保证安全运行。

3、冲洗锅炉的期限，使用锅炉内水处理的生产锅炉最好每月一次，采暖锅炉在一个采暖期中间应进行一次，使用锅炉外软水的锅炉其冲洗周期可以适当延长。

9. 常用的材料硬度的测量方法有那些

金属洛氏法：

1、洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行，因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在10～35℃的室温进行。

2、试样应平稳地放置在刚性支承物上，并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触，在无冲击和振动的情况下施加试验力，初试验力保持不应超过3秒。

3、将测在不小于1s且不大于8s的时间内，从初试验力增加到总试验力，并保持4s±2s，然后卸除主试验力，保持初试验力，经过短暂稳定后，进行读数。为了读数准确，在试验过程中，硬度计应避免受到任何冲击和震动。

4、在多处取值时，两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍，但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍， 但不得小于1mm。

金属布氏法：

1、一般试验在10～35℃的室温进行即可，如果有对温度要求严格的试验（视乎材料对温度的敏感性），试验温度应为23℃±5℃。

2、试验力的选择应保证压痕直径在0.24D～0.6D之间。试验力－压头球直径的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）应根据材料和硬度值选择。

3、为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域试验，应尽可能选取大直径的压头；当试样尺寸允许时，应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。

4、使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。

5、试验力保持时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒。

6、任一压痕中心距试样边缘距离，至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。应在两相互垂直方向测量压痕直径，用两个读数的平均值计算布氏硬度。

金属维氏法：

1、试验一般在10～35℃的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。

2、试验力保持时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，直至试样不再发生塑性变形，但误差应在±2秒。应测量压痕两条对角线长度，用其算术平均值或通过查表得到硬度值。放大系统应能将对角线放大到视场的25%～75%。

显微维氏法：

1、试验一般在10～35℃的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。

2、保持试验力的时间为10～15秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在±2秒。

(9)硬度的测定计算方法扩展阅读：

硬度测试实验的注意事项

1、试样(被测工件)表面应平坦光洁(粗糙度Ra不大于1.6um) ，无污物等。

2、对于特殊类试样如与压头粘结的活性金属材料，可以适当涂些油料(如煤油)。

3、试样的制取应注意因外界因素引起表面组织变化，从而对硬度值构成影响。如制取试样时因过热引起的烧伤等。

4、试样或者被测层的厚度应负荷标准。如采用金刚石锥压头厚度不小于压痕残余深度(压头压入深度)的10倍;球压头不小于压痕残余深度的15倍。

5、对于凹面或者凸面试样应该进行必要的硬度值修正。