布氏硬度、洛氏硬度
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。
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（N/mm2） |
维氏硬度HV |
布氏硬度HB |
洛氏硬度HRC |
|
250 |
80 |
76.0 |
- |
|
270 |
85 |
80.7 |
- |
|
285 |
90 |
85.2 |
- |
|
305 |
95 |
90.2 |
- |
|
320 |
100 |
95.0 |
- |
|
335 |
105 |
99.8 |
- |
|
350 |
110 |
105 |
- |
|
370 |
115 |
109 |
- |
|
380 |
120 |
114 |
- |
|
400 |
125 |
119 |
- |
|
415 |
130 |
124 |
- |
|
430 |
135 |
128 |
- |
|
450 |
140 |
133 |
- |
|
465 |
145 |
138 |
- |
|
480 |
150 |
143 |
- |
|
490 |
155 |
147 |
- |
|
510 |
160 |
152 |
- |
|
530 |
165 |
156 |
- |
|
545 |
170 |
162 |
- |
|
560 |
175 |
166 |
- |
|
575 |
180 |
171 |
- |
|
595 |
185 |
176 |
- |
|
610 |
190 |
181 |
- |
|
625 |
195 |
185 |
- |
|
640 |
200 |
190 |
- |
|
660 |
205 |
195 |
- |
|
675 |
210 |
199 |
- |
|
690 |
215 |
204 |
- |
|
705 |
220 |
209 |
- |
|
720 |
225 |
214 |
- |
|
740 |
230 |
219 |
- |
|
755 |
235 |
223 |
- |
|
770 |
240 |
228 |
20.3 |
|
785 |
245 |
233 |
21.3 |
|
800 |
250 |
238 |
22.2 |
|
820 |
255 |
242 |
23.1 |
|
835 |
260 |
247 |
24.0 |
|
850 |
265 |
252 |
24.8 |
|
865 |
270 |
257 |
25.6 |
|
880 |
275 |
261 |
26.4 |
|
900 |
280 |
266 |
27.1 |
|
915 |
285 |
271 |
27.8 |
|
930 |
290 |
276 |
28.5 |
|
950 |
295 |
280 |
29.2 |
|
965 |
300 |
285 |
29.8 |
|
995 |
310 |
295 |
31.0 |
|
1030 |
320 |
304 |
32.2 |
|
1060 |
330 |
314 |
33.3 |
|
1095 |
340 |
323 |
34.4 |
|
1125 |
350 |
333 |
35.5 |
|
1115 |
360 |
342 |
36.6 |
|
1190 |
370 |
352 |
37.7 |
|
1220 |
380 |
361 |
38.8 |
|
1255 |
390 |
371 |
39.8 |
|
1290 |
400 |
380 |
40.8 |
|
1320 |
410 |
390 |
41.8 |
|
1350 |
420 |
399 |
42.7 |
|
1385 |
430 |
409 |
43.6 |
|
1420 |
440 |
418 |
44.5 |
|
1455 |
450 |
428 |
45.3 |
|
1485 |
460 |
437 |
46.1 |
|
1520 |
470 |
447 |
46.9 |
|
1555 |
480 |
(456) |
47.7 |
|
1595 |
490 |
(466) |
48.4 |
|
1630 |
500 |
(475) |
49.1 |
|
1665 |
510 |
(485) |
49.8 |
|
1700 |
520 |
(494) |
50.5 |
|
1740 |
530 |
(504) |
51.1 |
|
1775 |
540 |
(513) |
51.7 |
|
1810 |
550 |
(523) |
52.3 |
|
1845 |
560 |
(532) |
53.0 |
|
1880 |
570 |
(542) |
53.6 |
|
1920 |
580 |
(551) |
54.1 |
|
1955 |
590 |
(561) |
54.7 |
|
1995 |
600 |
(570) |
55.2 |
|
2030 |
610 |
(580) |
55.7 |
|
2070 |
620 |
(589) |
56.3 |
|
2105 |
630 |
(599) |
56.8 |
|
2145 |
640 |
(608) |
57.3 |
|
2180 |
650 |
(618) |
57.8 |
|
660 |
58.3 |
||
|
670 |
58.8 |
||
|
680 |
59.2 |
||
|
690 |
59.7 |
||
|
700 |
60.1 |
||
|
720 |
61.0 |
||
|
740 |
61.8 |
||
|
760 |
62.5 |
||
|
780 |
63.3 |
||
|
800 |
64.0 |
||
|
820 |
64.7 |
||
|
840 |
65.3 |
||
|
860 |
65.9 |
||
|
880 |
66.4 |
||
|
900 |
67.0 |
||
|
920 |
67.5 |
||
|
940 |
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。
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
|
硬度換算表 |
|||||||||||
|
HV |
HRC |
HBS |
HV |
HRC |
HBS |
HV |
HRC |
HBS |
|||
|
940 |
68 |
560 |
53 |
300 |
29.8 |
284 |
|||||
|
920 |
67.5 |
550 |
52.3 |
505 |
295 |
29.2 |
280 |
||||
|
900 |
67 |
540 |
51.7 |
496 |
290 |
28.5 |
275 |
||||
|
880 |
66.4 |
530 |
51.1 |
488 |
285 |
27.8 |
270 |
||||
|
860 |
65.9 |
520 |
50.5 |
480 |
280 |
27.1 |
265 |
||||
|
840 |
65.3 |
510 |
49.8 |
473 |
275 |
26.4 |
261 |
||||
|
820 |
64.7 |
500 |
49.1 |
465 |
270 |
25.6 |
256 |
||||
|
800 |
64 |
490 |
48.4 |
456 |
265 |
24.8 |
252 |
||||
|
780 |
63.3 |
480 |
47.7 |
448 |
260 |
24 |
247 |
||||
|
760 |
62.5 |
470 |
46.9 |
441 |
255 |
23.1 |
243 |
||||
|
740 |
61.8 |
460 |
46.1 |
433 |
250 |
22.2 |
238 |
||||
|
720 |
61 |
450 |
45.3 |
425 |
245 |
21.3 |
233 |
||||
|
700 |
60.1 |
440 |
44.5 |
415 |
240 |
20.3 |
228 |
||||
|
690 |
59.7 |
430 |
43.6 |
405 |
230 |
18 |
|||||
|
680 |
59.2 |
420 |
42.7 |
397 |
220 |
15.7 |
|||||
|
670 |
58.8 |
410 |
41.8 |
388 |
210 |
13.4 |
|||||
|
660 |
58.3 |
400 |
40.8 |
379 |
200 |
11 |
|||||
|
650 |
57.8 |
390 |
39.8 |
369 |
190 |
8.5 |
|||||
|
640 |
57.3 |
380 |
38.8 |
360 |
180 |
6 |
|||||
|
630 |
56.8 |
370 |
37.7 |
350 |
170 |
3 |
|||||
|
620 |
56.3 |
360 |
36.6 |
341 |
160 |
0 |
|||||
|
610 |
55.7 |
350 |
35.5 |
331 |
|||||||
|
600 |
55.2 |
340 |
34.4 |
322 |
|||||||
|
590 |
54.7 |
330 |
33.3 |
313 |
|||||||
|
580 |
54.1 |
320 |
32.2 |
303 |
|||||||
|
570 |
53.6 |
310 |
31 |
294 |
|||||||
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，由于受检测仪器的限制，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。