里氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度及维氏硬度测试的详解

里氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度及维氏硬度测试的详解


确定一种物质的硬度有各种各样的方法。现在就介绍几种较常见的方法：
硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不*一样。*常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。
硬度的测试方法有：划痕法（莫氏）、压入法（布氏、洛氏、维氏）、动力法（里氏）。

下面介绍各种硬度测试法。
（1）莫氏硬度
这是一个*古老的测量硬度是1824年由德国矿物学家莫斯(FrederichMohs)首先提出。应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕。用测得的划痕的深度来表示硬度：滑石(talc)1（硬度*小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，萤石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黄玉(topaz)8，刚玉(corundum)9，金刚石(diamond)10。莫氏硬度也用于表示其他固体物料的硬度。但莫氏硬度试验不适合准确衡量，如钢或陶瓷工业材料的硬度
对于工程材料，各种手段已经发展了多年，提供精确的硬度测量。有了许多应用加载测试力和测量深度或由此产生的压痕尺寸，硬度就可宏观，微观和纳米尺度来衡量。

（2）布氏硬度
布式硬度(HB，是*早用来测试材料硬度)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2(N/mm2)。
布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。
布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。但HB应用范围较广。

（3）洛氏硬度
洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度的材料(如硬质合金等)。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
另外：
1. HRC含意是洛式硬度C标尺，
2. HRC适用范围HRC 20--67，相当于HB225--650
若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。
若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。
表面洛氏硬度试验 ：
表面洛氏硬度试验采用三种试验力，两种压头，它们有6种组合，对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充，在采用洛氏硬度试验时，当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时，就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头，采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力，就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材料；T标尺适用于类似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG测试的材料。