肖氏、里氏和其他硬度

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272页（2317字）

1．肖氏硬度

它是采用弹性回跳原理的一种动力硬度试验：标准冲头从固定高度h₀自由下落到试样表面．由于材料的弹性变形，冲头回跳到一定的高度h，以这两个高度的比值表示硬度值。其计算公式为：

式中 HS——肖氏硬度符号；K——常数，对C型肖氏硬度计，K=1000／65，对D型肖氏硬度计，K=140。

冲头的顶端为金刚石，顶端的球面半径为1mm。肖氏硬度值的表示方法为：符号HS后面注以硬度计类型，前面的数字为硬度值。例如51HSD，表示D型肖氏硬度计测得的肖氏硬度值为51；又如25HSC，表示C型肖氏硬度计测得的肖氏硬度值为25。肖氏硬度试验主要应用于轧辊的硬度测量，也适应于大型工件，如机床床身、导轨、曲轴、螺旋浆叶片及大齿轮等的硬度测量。

2．里氏硬度

它是根据弹性冲击原理，从固定高度释放冲头来冲击试样表面的一种动力硬度试验：测量冲头距离试样表面1mm处的冲击速度与反弹速度，以冲击速度与反弹速度之比来表示硬度值。其计算公式为：

式中 HL——里氏硬度符号；v_R——反弹速度，m／s；v_A——冲击速度，m／s。

这两种速度是借助于冲头体内永磁铁通过固定线圈时感应出的电压，与速度成正比的原理测得的。里氏硬度试验由于残留的压痕很小，仪器携带使用方便而得以推广。

3．橡胶国际硬度

它是将一定直径的钢球压针。在规定的条件下压入试样表面，测量在初试验力和总试验力先后作用下的压入深度差，再由其差值查表求得或换算为橡胶国际硬度值(IRHD)，或由以橡胶国际硬度单位刻度的度盘直接读取硬度值的一种静力硬度试验。这种硬度试验主要用于测量硫化橡胶的硬度，其硬度值与橡胶的杨氏模量和粘弹性有关。对于完全弹性的各向同性材料，压入深度h(以0．01mm为单位)与杨氏模量M(MN／m³)之间的关系为：

式中 F——压入力，N；R——钢球半径，mm。

橡胶国际硬度试验的初试验力为0．3N，压入力为5．4N，总试验力为5．7N。对高硬度范围(85～100)IRHD，采用Φ1mm钢球压针；对低硬度范围(10～35)IRHD，采用Φ5mm钢球压针；对(30～95)IRHD的通常硬度范围，采用Φ2．5mm钢球。

4．塑料球压痕硬度

它是将一定直径的钢球压头，在初试验力和总试验力先后作用下压入试样表面，保持一定的时间后．在总试验力作用下测量压痕深度，以总试验力与压痕表面积之商表示硬度值的一种静力硬度试验。其计算公式为：

式中 H——球压痕硬度符号(daN／mm²)：F——总试验力，daN(ldaN=10N)；D——钢球直径，mm；h——校正机架变形量后的压痕深度，mm。

这种球压痕硬度试验的钢球直径为5mm，初试验力为9．807N，总试验力分别为49．03、132．4、357．9及961．1N，主要用于塑料和硬橡胶的硬度测量。

5 塑料洛氏硬度

它是用于测量塑料的硬度值，其方法与洛氏硬度试验相同，采用钢球压头测定硬度值的一种静力硬度试验。这种试验包括R，L，M及E标尺，它们的钢球直径分别为Φ12．70，Φ6．35，Φ3．175mm。试验时可根据试样的软硬程度选用合适的标尺，使硬度值处于50～115HR之间。硬度值的表示方法也与洛氏硬度相同，例如114HRR，表示采用Φ12．70mm钢球压头，在588．4N(60kgf)总试验力作用下测得的硬度值为114。

【参考文献】：

［1］鲁绍曾主编，现代计量学概论第11章力学计量，中国计量出版社，1987。

［2］王江主编，现代计量测试技术第16章力学计量技术，中国计量出版社，1990。

［3］王立吉，现代计量测试发展动态，现代计量测试，1993；1∶3～9。

［4］鲁绍曾主编，计量学辞典，中国计量出版社，1995。

［5］施昌彦，王大充，液压式标准测力机的有效面积和压力波动，计量学报，1986；4∶296～304。

［6］施昌彦，测力称重计量的某些发展动向，现代计量测试，1994；6∶2～4。

［7］天津市计量管理局编，力学计量，中国计量出版社，1985。

［8］国家技术监督局编，国家计量检定系统，中国计量出版社，1991。