下载文档原格式
洛氏硬度与维氏硬度1. 引言在材料科学领域中，硬度是一个重要的物理性质，它可以用来衡量材料抵抗外力的能力。
洛氏硬度和维氏硬度是两种常用的测量方法，本文将详细介绍这两种硬度测试方法的原理、应用以及优缺点。
2. 洛氏硬度洛氏硬度（Rockwell hardness）是由美国工程师斯坦利·洛克韦尔于20世纪初发明的一种硬度测试方法。
它通过在被测物体表面施加一定压力后测量压痕深度来确定材料的硬度。
2.1 测试原理洛氏硬度测试原理基于一个简单的事实：当一块较大的负载施加在物体表面时，如果物体足够坚固，那么仅仅会在表面形成微小的压痕。
根据这个原理，洛氏硬度测试使用了一个针尖形状的金属锥头和一个负载（通常是10kg或150kg），通过将锥头压入物体表面并测量压痕深度来计算硬度值。
2.2 测试步骤洛氏硬度测试通常包括以下几个步骤：1.选择适当的金属锥头和负载；2.将物体放置在测试机上，使其与金属锥头接触；3.施加负载并保持一定时间（通常为几秒钟）；4.卸载，并测量压痕的深度。
2.3 应用领域洛氏硬度测试广泛应用于金属材料的硬度测量。
由于其简单、快速和准确的特点，它被广泛用于生产过程中的质量控制以及对材料性能进行评估。
此外，洛氏硬度测试还可以用于比较不同材料之间的硬度差异。
2.4 优缺点洛氏硬度测试具有以下优点：•非常简单和快速，可以在几秒钟内得到结果；•可以测量各种类型的金属材料，包括软、硬和脆性材料；•可以测量不同深度的压痕。
然而，洛氏硬度测试也存在一些缺点：•只能测量表面硬度，无法得到材料内部的硬度信息；•对于非金属材料，由于其特殊的物理性质，可能无法获得准确的硬度值；•在测试过程中，可能会对被测试物体造成永久性损伤。
3. 维氏硬度维氏硬度（Vickers hardness）是由英国科学家乔治·维克斯于1921年发明的一种硬度测试方法。
它通过在被测物体表面施加一定压力后测量压痕的对角线长度来确定材料的硬度。
v1.0 可编辑可修改布氏、洛氏、维氏硬度试验原理及优缺点介绍硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬的判据，是一个综合的物理量。
材料的硬度越高，耐磨性越好，故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。
硬度的测定常用压入法。
把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。
根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。
一、布氏硬度1、试验原理用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，以相应的试验力F压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，在试样表面留下球形压痕，如左图所示。
布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。
用淬火钢球作压头时，布氏硬度用符号“HBS”表示;用硬质合金球作压头，布氏硬度用符号“HBW”表示。
HBS(HBW)：用钢球（硬质合金球）试验的布氏硬度值；F：试验力（N）；d：压痕平均直径（mm）；D：钢球（硬质合金球）直径（mm）．布氏硬度的单位为N/mm2，但习惯上只写明硬度值而不标出单位。
2、选择试验规范在进行布氏硬度试验时，钢球直径Ｄ、施加的试验力Ｆ和试验力保持时间、应根据被测试金属的种类和试样厚度，按下表所示的布氏硬度试验规范正确地进行选择。
布氏硬度试验规范由布氏硬度值的计算公式可以看出，当所加试验力Ｆ与钢球（或硬质合金球）直径Ｄ已选定时，硬度埴HBS（HBW）只与压痕直径d 有关。
d 越大，则HBS（HBW）值越小，表明材料越软；反之，d 越小，HBS（HBW）值越大，表明材料越硬。
除了采用钢球（或硬质合金球）直径Ｄ为10ｍｍ，试验力Ｆ为3000ｋｇｆ（２９４２１Ｎ），保持时间10－15s的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号HBS的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。
如120HBS10/1000/30，即表示用10mm的钢球作压头，在1000kgf(9807N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值为120。
洛氏硬度、布氏硬度等硬度具体区别和换算1.钢材的硬度：金属硬度的代号为H。
按硬度试验方法的不同，2.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。
3.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。
4.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)。
5.HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。
2、HB - 布氏硬度；布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。
洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。
3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。
以0.002毫米作为一个硬度单位。
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)。
另外：1. HRC含意是洛式硬度C标尺，2. HRC和HB在生产中的应用都很广泛3. HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－6504. 若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。
洛氏、布氏、维氏硬度计的测试原理一、洛氏硬度的测量原理洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。
它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。
通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。
图14-1表示了洛氏硬度的测量原理。
图中：0-0：未加载荷，压头未接触试件时的位置。
1-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。
h0包括预载所引起的弹形变形和塑性变形。
2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。
3-3：去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置，压头压入试样的深度为h1。
由于P1所产生的弹性变形被消除，所以压头位置提高了h，此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。
实际代表主载P1造成的塑性变形深度。
h值越大，说明试件越软，h值越小，说明试件越硬。
为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K减去压痕深度h 的数值来表示硬度的高低。
并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为：为了扩大洛氏硬度的测量范围，可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。
洛氏硬度共有15种标度供选择，它们分别为：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV。
其中常用的几种标度列表如下：表14-1 各种洛氏硬度值的符号及应用二、布氏硬度的测量原理选择一事实上的载荷P，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d，计算出压痕面积，算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号HB表示。
布氏硬度的测量原理如图11-2所示。
设压痕的深度为h，则压痕的球冠面积为：(14-2)式中：P——测试用的载荷(kg)；D——压头钢球的直径(mm)；d——压痕直径(mm)；F——压痕面积(mm2)。
维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度的区别及应用在金属材料选用时，经常遇到维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度等不同的硬度标准，这三者之间是什么关系呢？该如何选择？维氏硬度（Vicker s hardne ss）是表示材料硬度的一种标准，由英国科学家维克斯首先提出，表示为HV。
以49.03~980.7N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，用材料压痕凹坑的表面积除以负荷值，即为材料的维氏硬度值。
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。
布氏硬度（Brinel l Hardne ss）由瑞典工程师布林南尔于1900年提出，表示为HB。
其测定原理是用一定大小的试验力F(N),把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm)，然后按公式求出硬度值。
由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F 和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。
因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。
一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其压痕直径越小。
布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。
