金属硬度检测选择方法

‘壹’ 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。

‘贰’ 金属的硬度有几种测试方法

首先从硬度概念来讲，硬度是材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，从概念理解测定方法。
其次从硬度的测量发展来讲，硬度的测量包括的划痕法、压入法，但无非就是测量划痕的深度、压痕的面积或者深度。
对于钢铁厂比较常用的比如布氏硬度，是用载荷除以压痕面积代表其硬度，方法容易实现，但在成品表面打布氏硬度的话会留下很明显的压痕；但对于洛氏硬度（金刚石圆锥压头），测量区域小，对成品表面影响小，当然他依靠的是卸载在和后的压痕深度，与布氏硬度原理不一致，另外要求表面光洁度更高。
还有很多其他的测量表征方法，但基本是采用压入法。
刚度、强度和硬度都是材料的力学性能（或称机械性能）指标，为了理解三者的意义，我们首先要知道：

弹性变形：当外力去掉后能恢复到原来的形状和尺寸的变形。
塑性变形：当外力去掉后不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。
接下来，再来理解刚度、强度和硬度，就比较容易了：

刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。
其实，三者之间没有必然的联系，不过，硬度是一项综合力学性能指标，一般硬度高的材料，其强度也高。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出。

‘叁’ 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，经过短暂埋橡衡稳定后，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），试验温度应如坦为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。放大系弯做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。

(3)金属硬度检测选择方法扩展阅读：

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。

‘肆’ 常材料硬度的测定法有哪三种它们主要适应于检验什么材料

（凳早1）硬度（HB）测定法：布氏硬度测定是用一定直径D（mm）的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的试验力F(kgf或N)，将其压入试样表面，经规定保持时间t(s)后卸除试验力，试样表面将残留压痕。测量压痕球形面积A（mm2）。布氏硬度（HB）就是试验力F除以压痕球形面积A所得的商。布氏硬度试验特别适用于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度为钢件退火、正火和调质后的硬度。
（2）洛式硬度（HR）试验：洛式硬度是以测量压痕深度来表示材料的硬度值。洛式硬度试验所用的压头有两种。一种是圆锥角ɑ＝120°的金钢石圆锥体；另一种是一定直径的小淬火枣敬雀钢球。常的三种洛式硬度如表2.1-2所示。洛氏硬度试验常用于检查淬稿谈火后的硬度。
标尺符号压头类型总试验力F(N)测量硬度范围应用举例：
AHRA金钢石圆锥5.88422-88硬质合金、表面薄层硬化钢
BHRB￠1.558钢球980.720-100低碳钢、铜合金、铁素体可锻铸铁
CHRC钢金石圆锥147120-70淬火钢、高硬铸件、珠光体可锻铸铁
（3）维氏硬度（HV）试验：维氏硬度试验适用于常规材料，其压头是两对面夹角ɑ＝136°的金钢石四棱锥体。压头在试验力F（N）的作用下，将试样表面压出一个四方锥形的压前，经一定保持时间后，卸除试验力，测量出压痕对角线平均年度并计算压痕的表面积A（mm2），得到HV＝0.1891F÷d2。