硬度

nl840817

金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據(jù)試驗方法和適用范圍不同,，硬度又可分為布氏硬度,、洛氏硬度,、維氏硬度,、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等,。對于管材一般常用的有布氏,、洛氏、維氏硬度三種,。
+ ^& h  w9 I9 m% k4 `* lA,、布氏硬度（HB）
( q. }! r0 t/ L3 i. u3 a用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗力（F）壓入式樣表面,，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力,，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商,。以HBS（鋼球）表示,，單位為N/mm2(MPa)。
3 D5 Z3 u: |3 Q. p8 a, J其計算公式為：
式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗力,，N,；
D--試驗用鋼球直徑，mm；
) s1 G3 \* M$ ?! h9 p. ^$ C4 Nd--壓痕平均直徑,，mm,。
測定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料,，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用,。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，布氏硬度用途最廣,，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度,，既直觀,，又方便,。
舉例：120HBS10/1000130：表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf（9.807KN）試驗力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為120N/ mm2（MPa）,。
B,、洛氏硬度（HK）
8 {; s! l0 Z) c  O/ X( {洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法,。不同的是,，它是測量壓痕的深度。即,，在初邕試驗力（Fo）及總試驗力（F）的先后作用下,，將壓頭（金鋼廠圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后,，卸除主試驗力,，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計算硬度值。其值是個無名數(shù),，以符號HR表示,，所用標(biāo)尺有A、B,、C,、D、E,、F,、G、H,、K等9個標(biāo)尺,。其中常用于鋼材硬度試驗的標(biāo)尺一般為A、B,、C,，即HRA、HRB、HRC,。
硬度值用下式計算：
當(dāng)用A和C標(biāo)尺試驗時,，HR=100-e
4 e1 w$ }& U* j; A7 W! F當(dāng)用B標(biāo)尺試驗時，HR=130-e
/ s+ [/ n3 O. O$ b3 [4 p" c式中e--殘余壓痕深度增量,，其什系以規(guī)定單位0.002mm表示,，即當(dāng)壓頭軸向位移一個單位（0.002mm）時，即相當(dāng)于洛氏硬度變化一個數(shù),。e值愈大,，金屬的硬度愈低，反之則硬度愈高,。
2 @0 s7 v& o5 O  e/ p  T0 [4 M8 z上述三個標(biāo)尺適用范圍如下：
HRA（金剛石圓錐壓頭）20-88
HRC（金剛石圓錐壓頭）20-70
HRB（直徑1.588mm鋼球壓頭）20-100
6 k2 b; k; M! U( z9 X! J+ M洛氏硬度試驗是目前應(yīng)用很廣的方法,，其中HRC在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料,，它彌補(bǔ)了布氏法的不是,，較布氏法簡便，可直接從硬度機(jī)的表盤讀出硬度值,。但是,，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準(zhǔn)確,。
C,、維氏硬度（HV）
( V( U6 O2 z% d0 j$ H' H6 O維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法，是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力（F）壓入試驗表面,，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力,，測量壓痕兩對角線長度。
4 R3 a! I* Y/ ?6 L& C7 U$ e8 u7 J維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商,，其計算公式為：
$ ~) n$ S  ]& y式中：HV--維氏硬度符號,，N/mm2(MPa)；
# P1 z7 ?0 G9 z) I0 {2 X8 V" OF--試驗力,，N,；
0 q9 j: T. x* p$ v4 J: b$ b) zd--壓痕兩對角線的算術(shù)平均值，mm,。
維氏硬度采用的試驗力F為5（49.03）,、10（98.07）、20（196.1）,、30（294.2）,、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等六級,，可測硬度值范圍為5～1000HV,。
$ E0 n2 l1 e. C2 W  R7 N表示方法舉例：640HV30/20表示用30Hgf（294.2N）試驗力保持20S（秒）測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa),。
維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏,、洛氏法的主要優(yōu)點,，而克服了它們的基本缺點，但不如洛氏法簡便,。維氏法在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中很少用,。
& V& h3 x# a* G  nHB是用一定的力將一定直徑（2.5、5,、10）的鋼球壓向被測材料的表面,，然后測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。
# |  b0 t0 {) z# ]材料的原始狀態(tài)和鋼材的退火,、正火或調(diào)質(zhì)常用HB,。
HR有A、B ,、C3三種,。A和C 用120度的金剛石正圓錐體作測頭,，B用直徑1.588的鋼球作測頭,。測量方法都是先用一個預(yù)壓力將測頭壓在被測材料的表面，再施以主壓力,，然后撤除主壓力,，測量壓入深度判斷材料的硬度。
HV是對HR的一種改良,。因120度的正圓錐體不符合金剛石的晶體結(jié)構(gòu),，不易磨好，所以HV將測頭改為棱圓椎體,，頂端可以制作得非常精良,。測量方法同HR。
# r' W1 W0 i+ d$ t# q" @7 u  N! EHRA和HV用來測量材料經(jīng)表面熱處理,，如氮化,、滲碳以后的表面硬度，HRC常用于測量淬火后硬度,。