金屬材料的硬度測(cè)定硬度分為:①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度,,方法是選一根一端硬一端軟的棒,,將被測(cè)材料沿棒劃過(guò),,根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的軟硬,。定性地說(shuō),,硬物體劃出的劃痕長(zhǎng),軟物體劃出的劃痕短,。②壓入硬度,。主要用于金屬材料,方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測(cè)材料,,以材料表面局部塑性變形的大小比較被測(cè)材料的軟硬,。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)間的不同,,壓入硬度有多種,,主要是布氏硬度、洛氏硬度,、維氏硬度和顯微硬度等幾種,。③回跳硬度。主要用于金屬材料,,方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測(cè)材料的試樣,,并以試樣在沖擊過(guò)程中儲(chǔ)存(繼而釋放)應(yīng)變能的多少(通過(guò)小錘的回跳高度測(cè)定)確定材料的硬度。 硬度分類 劃痕硬度1722年,,法國(guó)的R.-A.F.de列奧米爾首先提出了極粗糙的劃痕硬度測(cè)定法,。此法是以適當(dāng)?shù)牧κ贡缓筒牧显谝桓梢欢擞矟u變到另一端軟的金屬棒上劃過(guò),根據(jù)棒上出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的硬度。1822年,,F(xiàn).莫斯以十種礦物的劃痕硬度作為標(biāo)準(zhǔn),,定出十個(gè)硬度等級(jí),稱為莫氏硬度,。十種礦物的莫氏硬度級(jí)依次為:金剛石(10),,剛玉(9),黃玉(8),,石英(7),,長(zhǎng)石(6),磷灰石(5),,螢石(4),,方解石(3),石膏(2),,滑石(1),。其中金剛石最硬,滑石最軟,。莫氏硬度標(biāo)準(zhǔn)是隨意定出的,,不能精確地用于確定材料的硬度,例如10級(jí)和9級(jí)之間的實(shí)際硬度差就遠(yuǎn)大于2級(jí)和1級(jí)之間的實(shí)際硬度差,。但這種分級(jí)對(duì)于礦物學(xué)工作者野外作業(yè)是很有用的,。 壓入硬度用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測(cè)材料,根據(jù)材料表面局部塑性變形的程度比較被測(cè)材料的軟硬,,材料越硬,,塑性變形越小。壓入硬度在工程技術(shù)中有廣泛的用途,。壓頭有多種,,如一定直徑的鋼球、金剛石圓錐,、金剛石四棱錐等,。載荷范圍為幾克力至幾噸力(即幾十毫牛頓至幾萬(wàn)牛頓)。壓入硬度對(duì)載荷作用于被測(cè)材料表面的持續(xù)時(shí)間也有規(guī)定,。主要的壓入硬度有布氏硬度,、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等,。 洛氏硬度這種硬度測(cè)定法是美國(guó)的S.P.洛克韋爾于1919年提出的,,它基本上克服了布氏測(cè)定法的上述不足。洛氏硬度所采用的壓頭是錐角為120°的金剛石圓錐或直徑為1/16英寸(1英寸等于25.4毫米)的鋼球,,并用壓痕深度作為標(biāo)定硬度值的依據(jù),。測(cè)量時(shí),,總載荷分初載荷和主載荷(總載荷減去初載荷)兩次施加,初載荷一般選用10千克力,,加至總載荷后卸去主載荷,,并以這時(shí)的壓痕深度來(lái)衡量材料的硬度。洛氏硬度記為HR,,所測(cè)數(shù)值寫在HB后,,洛氏硬度值計(jì)算公式為: 式中h表示塑性變形壓痕深度(毫米);k是規(guī)定的常量,;分母中的0.002(毫米)是每洛氏硬度單位對(duì)應(yīng)的壓痕深度,。對(duì)應(yīng)于金剛石圓錐壓頭的k=0.20(毫米),對(duì)應(yīng)于鋼球壓頭的k=0.26(毫米),。 為了適應(yīng)極寬闊的測(cè)量范圍,,可采用改變載荷和更換壓頭兩種辦法。不同的載荷和壓頭組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺,,常用的標(biāo)尺有A,、B、C三種,。標(biāo)尺B用于中等硬度的金屬材料,,如退火的低碳鋼和中碳鋼、黃銅,、青銅和硬鋁合金,;壓頭為直徑1/16英寸的鋼球;載荷為100千克力,。其標(biāo)尺范圍是由HRB0到HRB100,,硬度高于HRB100時(shí)鋼球可能被壓扁。標(biāo)尺C用于硬度高于HRB100的材料,,如淬火鋼、各種淬火和回火合金鋼,。壓頭為頂角120°的金剛石圓錐,;載荷為150千克力。標(biāo)尺C的使用范圍是從HRC20到HRC70,,標(biāo)尺B和C是洛氏硬度的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)尺,。標(biāo)尺A用于鎢、硬質(zhì)合金及其他硬材料,,還用于淬硬的薄鋼帶,。由于大載荷容易損壞金剛石壓頭,所以載荷改為60千克力,。標(biāo)尺A是所有洛氏硬度標(biāo)尺中唯一能在退火黃銅直到硬質(zhì)合金這樣廣闊的硬度范圍內(nèi)使用的標(biāo)尺,。 洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力,,三種壓頭,它們共有9種組合,,對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺,。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標(biāo)尺是HRC,、HRB和HRF,,其中HRC標(biāo)尺用于測(cè)試淬火鋼、回火鋼,、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼,。這是金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測(cè)試各種退火鋼,、正火鋼,、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金,。HRF標(biāo)尺用于測(cè)試純銅,、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬,,但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測(cè)試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料,。