法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温

机械主要性能硬度强度刚度塑性弹性冲击韧性疲劳强度断裂韧性等文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-机械主要性能：硬度、强度、刚度、塑性、弹性、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等。

1、硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

2、刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。

零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的了或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。

刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。

3、强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。

也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。

强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

4、塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破华的能力。

5、弹性：弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。

在固体力学中是指：当应力被移除后，材料恢复到变形前的状态。

金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。

根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。

对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。

A、布氏硬度（HB）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。

布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。

以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。

其计算公式为：式中：F--压入金属试样表面的试验力，N；D--试验用钢球直径，mm；d--压痕平均直径，mm。

测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。

在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。

举例：120HBS10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）。

B、洛氏硬度（HK）洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。

不同的是，它是测量压痕的深度。

即，在初邕试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。

其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。

其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。

硬度值用下式计算：当用A和C标尺试验时，HR=100-e当用B标尺试验时，HR=130-e式中e--残余压痕深度增量，其什系以规定单位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位（0.002mm）时，即相当于洛氏硬度变化一个数。

e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。

上述三个标尺适用范围如下：HRA（金刚石圆锥压头）20-88HRC（金刚石圆锥压头）20-70HRB（直径1.588mm钢球压头）20-100洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。

常见宝玉石和有关物质硬度对照表常见宝玉石和有关物质硬度对照表宝石名称硬度（摩氏）宝石名称硬度（摩氏）钻石 10 祖母绿 7.5--8刚玉（红宝、蓝宝） 9 石榴石（子牙乌） 7--7.5金绿宝石 8.5 翡翠 6.5--7尖晶石 8 锆石 7--7.5黄玉 8 石英（水晶） 7绿柱石 8 欧泊 5--6.5电气石 7--7.5 橄榄石 6.5--7玛瑙 7 软玉（如和田玉） 5.5--6绿松石 5--6 木变石（虎睛石） 6.5硬度是玉石的鉴定标准之一。

如翡翠的硬度在7以上，黄龙玉的硬度也达到7，楼兰漠玉的硬度达到7.5。

下面是玉石的鉴定技巧：玉器可分为软玉和硬玉两种，硬玉又名翡翠。

从化学成分来看，软玉是含钙、镁和铁的硅酸盐，而硬玉则是含钠和铝的硅酸盐。

下面介绍鉴别真假玉器的一些常用方法：（1）水鉴别法将一滴水滴在玉上，如果成露珠状，久不散者是真玉。

（2）手触摸法若是真玉，用手摸有冰凉润滑之感。

（3）观察法将玉对着光亮处观察，颜色剔透、绿色均匀分布的是真玉。

（4）舌尖鉴别法舌尖舐真玉有涩的感觉，而假玉则无。

此外，还可以用放大镜观察，主要看有无裂痕，有裂痕的其价值大减。

玉石的品质鉴别鉴定玉的品质，有六条标准，即“色、透、匀、形、敲、照”。

（1）色玉以绿色为最佳，红、紫二色玉石的价值仅为绿色玉石的1／5。

玉当中若含红、紫、绿、白四色，称为“福禄寿喜”；若只含红、绿、白三色，则为“福禄寿”。

色泽暗淡、微黄色的为下品。

如果是单色玉，以色泽均匀的为好。

（2）透透明晶莹如玻璃，没有脏杂斑点，不发糠、不发涩的为上品。

半透明、不透明的玉，则分别称为中级玉和普通玉。

在清朝和清朝以前，带有红、绿、白三种颜色的玉才称为翡翠玉。

到了现代，翡翠玉泛指一般透明的玉。

目前的翡翠玉以透明并带绿色的居乡。

（3）匀玉的色泽重在均匀，虽含白、绿但色泽不均匀的，则价值很低。

（4）形玉石的形状可根据不同的审美要求，加工成不同的样式，无特殊标准。

硬度的基本知识与各种硬度的详细介绍中文名称：硬度英文名称：grade;hardness硬度的几个定义：定义1：表示磨粒从结合剂中完全脱离的难易程度。

所属学科：机械工程（一级学科）；磨料磨具（二级学科）；磨料磨具一般名词（三级学科）定义2：水沉淀肥皂的能力，大体反映水中钙、镁离子的含量。

钙镁浓度的总和称为总硬度，以每升水含碳酸钙的毫克数或毫克当量表示。

所属学科：生态学（一级学科）；水域生态学（二级学科）定义3：固体材料对外界物体压陷、刻划等作用的局部抵抗能力，是衡量材料软硬程度的一个指标。

所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（三级学科）度不同，撞击后的反弹速度也不同。

在冲击装置上安装有永磁材料，当冲击体上下运动时，其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号，再通过电子线路转换成里氏硬度值。

5.肖氏硬度简称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。

测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度（即为碰撞前后的速度比乘以1000）6.巴氏硬度巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国Barber-Colman公司提出，是近代国际上广泛采用的一种硬度门类，一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下，压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。

巴氏硬度单位表示为HBa。

7.努氏硬度努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度，主要在加工方面使用该数值。

一般来说，金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米8.韦氏硬度一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。

韦氏硬度单位表示为HW。

硬度试验方法静压法---（布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）、划痕法（莫氏硬度）、回跳法（肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。

这种方法称为锉试法这种方法不太科学。

用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。

常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质得刚健，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。

洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。

一般生产中HRC用得最多。

压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。

维氏硬度以HV表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。

1、钢材的硬度：金属硬度(Hardness)的代号为H。

按硬度试验方法的不同，常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。

HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。

两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。

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)。

本文详细介绍金属材料试验时几个常用的概念，以供参考学习。

一、抗拉强度抗拉强度，表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有（或很小）均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。

符号为Rm，单位为MPa。

抗拉强度（tensile strength）试样拉断前承受的最大标称拉应力。

抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。

对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。

符号为Rm，单位为MPa。

试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/mm2（MPa）。

它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。

计算公式为：σ=Fb/So式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）； So--试样原始横截面积，mm²。

抗拉强度（ Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。

万能材料试验机当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。

此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。

钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。

单位:N/mm2(单位面积承受的公斤力)抗拉强度：Tensile strength.抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定!二、屈服强度屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。

本文详细介绍金属材料试验时几个常用的概念，以供参考学习。

一、抗拉强度抗拉强度，表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有（或很小）均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。

符号为Rm，单位为MPa。

抗拉强度（tensile strength）试样拉断前承受的最大标称拉应力。

抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。

对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。

符号为Rm，单位为MPa。

试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/mm2（MPa）。

它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。

计算公式为：σ=Fb/So式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）； So--试样原始横截面积，mm²。

抗拉强度（ Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。

万能材料试验机当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。

此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。

钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。

单位:N/mm2(单位面积承受的公斤力)抗拉强度：Tensile strength.抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定!二、屈服强度屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。

摘要硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。

硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。

硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。

硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。

对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。

由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。

金属硬度检测主要有两类试验方法。

一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。

硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。

静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。

其中布、洛、维三种试验方法是应用最广的，它们是金属硬度检测的主要试验方法。

另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。

这里包括肖氏和里氏硬度试验法。

动态试验法主要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。

关键词：硬度；物理量；试验方法；力学性能Abstract第1章引言 (5)1.1金属材料硬度的定义 (5)1.2硬度试验的作用和特点 (5)1.3常用硬度试验方法的分类 (6)第二章金属材料硬度的检测方法 (8)2.1 洛氏硬度检测方法 (8)2.1.1原理 (8)2.1.2符号和计算公式 (8)2.1.3检测过程及其示意图 (9)2.1.4洛氏硬度标尺及技术参数 (12)2.1.5标尺的应用原则 (12)2.1.6应用范围及其特点 (13)2.1.7检测及注意事项 (13)2.2布氏硬度检测方法 (18)2.2.1原理 (18)2.2.2计算公式 (18)2.2.3相似原理及其应用 (19)2.2.4 K值于K常数的选用 (20)2.2.5应用范围及其优缺点 (21)2.2.6检测方法和技术条件 (21)2.3维氏硬度检测方法 (24)2.3.1原理 (24)2.3.2范围、符号和说明 (24)2.3.3 计算公式 (25)2.3.4相似原理 (26)2.3.5应用及其特点 (27)2.3.6检测方法和注意事项 (28)2.3.7试样最小厚度于检测力间关系 (29)第三章方法选用和硬度要求 (30)3.1硬度检测方法的选用 (30)第四章金属硬度检测技术现状及其展望 (34)4.1硬度计发展现状 (34)4.2现代硬度计量测试的发展趋势 (35)4.3现代硬度计的展望 (35)附录A 部分发达国家有关硬度试验方法标准号（不是全部） (37)第1章引言1.1金属材料硬度的定义硬度是金属材料力学性能中最常见的一个性能指标。

钢材的三种硬度标准金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。

根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。

对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。

上海蜀宝工贸有限公司A、布氏硬度（HB）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。

布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。

以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。

其计算公式为：式中：F--压入金属试样表面的试验力，N；D--试验用钢球直径，mm；d--压痕平均直径，mm。

测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。

在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。

举例：120HBS10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/mm2（MPa）。

B、洛氏硬度（HK）洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。

不同的是，它是测量压痕的深度。

即，在初邕试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。

其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。

其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。

硬度值用下式计算：当用A和C标尺试验时，HR=100-e当用B标尺试验时，HR=130-e式中e--残余压痕深度增量，其什系以规定单位表示，即当压头轴向位移一个单位（）时，即相当于洛氏硬度变化一个数。

e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。

上海蜀宝工贸有限公司上述三个标尺适用范围如下：HRA（金刚石圆锥压头）20-88HRC（金刚石圆锥压头）20-70HRB（直径钢球压头）20-100洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。

金相-金属硬度检测方法及选择硬度是固体材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，它是衡量材料软硬程度的一个指标，抵抗能力越高，硬度值就越高。

硬度与材料的化学成分、组织状态、加工处理、工作环境和其机械性能等有关。

硬度值随硬度试验方法的不同，其物理意义也不同。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。

一般试验钢铁硬度最普通方法是锉试法：即用锉刀在工件边缘上锉由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低，但这种方法检测不准确，故不太科学。

而用硬度试验机来检验硬度值比较准确是现代试验硬度所常用的方法。

目前常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法。

一、布氏硬度(HB)：布氏硬度值是用载荷除以压痕(球形表面积)所得的商以HB表示。

它是以一定大小的试验载荷、将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。

一般为：以3000kg的载荷将直径为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，单位为kgf/mm2。

布氏硬度和抗拉强度有一定的近似关系，一般用于较软材料的硬度检测。

生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、合金结构钢等毛胚或半成品的硬度，但由于布氏硬度压痕较大，属于有损检测，故不适合测成品和薄片。

布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。

布氏硬度检测最大限值为HB650，一般当试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。

二、洛氏硬度(HRC)：洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。

它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.58mm，3.18mm的淬硬钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，以0.002毫米作为一个硬度单位，由压痕的深度求出材料的硬度。