硬度的概念和试验方法

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第268页（1768字）

1．硬度的概念

硬度是固体材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，或者抵抗其中两种或三种情况同时发生的能力。硬度不属于物理量，但它是材料和机械性能的主要指标之一，硬度试验主要用于检验材料的机械性能和产品质量。硬度值的大小不仅与材料性质有关，也与试验方法和试验条件有关。这就意味着，硬度不仅与材料的弹性模量、比例极限、屈服极限、塑性、脆性乃至结晶状态、分子结构及原子间的键结合力等有关，也与约定的方法和条件有关。

2．静态压痕试验法和动力试验法

硬度的试验方法，按照施加负荷或试验力的性质，可分为静态压痕硬度试验或静力硬度试验及动力硬度试验两种；按照被试材料的性质，可分为金属硬度试验和非金属硬度试验两种。

(1)静态压痕硬度试验法利用了塑性变形，这时可以认为，金属硬度是“材料抵抗永久压痕的能力”。这种试验法的一般原理是：用一定比例的静态力，将规定的硬质压头压入被测的金属表面，经过一定的保持时间后卸除该力，然后测量压痕的深度或大小，求得硬度值。

硬度试验与拉力试验，基本上都是测量金属抵抗塑性变形的能力。所以，它们的测量结果在某种程度上是可以相互比较的。例如，布氏硬度与材料的抗拉强度极限之间，存在着近似的线性关系：

σ_b=k·HB (5．6－1)

式中 σ_b——抗拉强度极限；

HB——布氏硬度值；

k——与材料有关的常数。

我国的国家标准《黑色金属硬度与强度换算值》已确定了七种钢系二十余种钢材的k值。统计地说，对于黑色金属k=0．361。由于硬度计量简便易行，局部的塑性变形对试件损伤极微并不影响使用价值，所以应用广泛，尽管人们对硬度的定义至今尚无定论。

最常用的压痕硬度试验有布氏、洛氏、表面洛氏、维氏及显微硬度，它们的适用范围很广，也时有交叉。概括地说，布氏硬度试验主要用于锻件和铸件，特别是铸铁。洛氏硬度试验主要用于黑色和有色金属材料、淬火和回火钢、表面淬火钢、重型板材以及烧结碳化物。表面洛氏硬度试验主要用于薄的表面淬火层、氮化层、脱碳表面及轻型板材。维氏和显微硬度试验主要用于表面较小、较薄而硬度又较高的零件，以及表面深度的测定等。

(2)动力硬度试验法是在动负荷或动态力作用下，把规定材料与形状的冲头冲击被试材料的表面，通过测量冲头回跳高度、冲击速度或反弹速度等参数来获得硬度值的一种硬度试验方法。这种试验法以材料的弹性变形为主要特征，例如肖氏硬度试验和里氏硬度试验等。

【参考文献】：

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