里氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度及維氏硬度測試的詳解


確定一種物質(zhì)的硬度有各種各樣的方法。現(xiàn)在就介紹幾種較常見的方法：
硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。硬度試驗的方法較多，原理也不相同，測得的硬度值和含義也不*一樣。*常用的是靜負荷壓入法硬度試驗，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)則屬于回跳法硬度試驗，其值代表金屬彈性變形功的大小。因此，硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。
硬度的測試方法有：劃痕法（莫氏）、壓入法（布氏、洛氏、維氏）、動力法（里氏）。

下面介紹各種硬度測試法。
（1）莫氏硬度
這是一個*古老的測量硬度是1824年由德國礦物學家莫斯(FrederichMohs)首先提出。應用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕。用測得的劃痕的深度來表示硬度：滑石(talc)1（硬度*小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，螢石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正長石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黃玉(topaz)8，剛玉(corundum)9，金剛石(diamond)10。莫氏硬度也用于表示其他固體物料的硬度。但莫氏硬度試驗不適合準確衡量，如鋼或陶瓷工業(yè)材料的硬度
對于工程材料，各種手段已經(jīng)發(fā)展了多年，提供精確的硬度測量。有了許多應用加載測試力和測量深度或由此產(chǎn)生的壓痕尺寸，硬度就可宏觀，微觀和納米尺度來衡量。

（2）布氏硬度
布式硬度(HB，是*早用來測試材料硬度)是以一定大小的試驗載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī)定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2(N/mm2)。
布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料，如熱處理后的硬度等等。
布式硬度壓痕較大，測量值準，不適用成品和薄片，一般不歸于無損檢測一類。但HB應用范圍較廣。

（3）洛氏硬度
洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：
HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度的材料(如硬質(zhì)合金等)。
HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
另外：
1. HRC含意是洛式硬度C標尺，
2. HRC適用范圍HRC 20--67，相當于HB225--650
若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標尺HRA。
若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標尺HRB。
表面洛氏硬度試驗 ：
表面洛氏硬度試驗采用三種試驗力，兩種壓頭，它們有6種組合，對應于表面洛氏硬度的6個標尺。表面洛氏硬度試驗是對洛氏硬度試驗的一種補充，在采用洛氏硬度試驗時，當遇到材料較薄，試樣較小，表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層時，就應改用表面洛氏硬度試驗。這時采用與洛氏硬度試驗相同的壓頭，采用只有洛氏硬度試驗幾分之一大小的試驗力，就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗結(jié)果。表面洛氏硬度的N標尺適用于類似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD測試的材料；T標尺適用于類似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG測試的材料。