金属材料最常见3种硬度测试方法 30秒让你看懂金属硬度测量方法的分类与换算公式

1.定义

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同，常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等。

2.应用与分类

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。

维氏硬度(HV)可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。

努氏硬度(HK)主要也是用于金属学、金相学研究。它特别适于测试硬而脆的材料.

里氏硬度(HL)适合重型﹑大型或已安装部件的现场检测,方便用于难进入或空间有限的检测场地.

在实际应用中，为了便于比较，需要对不同的硬度进行换算。目前为止，人们已经对硬度的换算展开了一些研究，但是大多数换算公式是在实际经验的指导下提出，并没有形成一个公认得换算体系。

以下是国内在硬度换算方面的一些研究成果。

1、努氏硬度与维氏硬度的换算

(1)以相同硬度的物体对努氏维氏两种压头具有相等的抗力为依据，分别对维氏努氏两种压头在加载荷下的应力进行推导，再根据σHK=σHV得出：HV=0.968HK。本公式是在低载荷下测得，误差比较大。此外在硬度值大于HV900时此公式误差很大，失去参考价值。

(2)经过推导与修正提出努氏硬度与维氏硬度的换算公式为

经实际数据验证，该公式的最大相对换算误差为0.75%，具有较高的参考价值。

2、洛氏硬度与维氏硬度的换算

(1)对Hans·Qvarnstorm提出的The Qvarnstorm换算公式

进行修正后得出洛氏硬度与维氏硬度的换算公式为：

此公式用我国公布的黑色金属硬度标准数据进行换算，其HRC误差基本上在±0.4 HRC 范围内，其最大误差也仅士0.9HRC，计算的HV误差最大为±15HV。

(2)根据不同压头所受应力σHRC=σHV，通过对洛氏硬度与维氏硬度压痕深度关系曲线的分析得出公式

本公式与国家标准实验换算值对照,换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。

(3)根据实际的实验数据利用线性回归的方法对洛氏硬度与维氏硬度的换算进行探讨，得出公式：

本公式使用范围小，误差较大，但计算简便，在对精度要求不高时可以使用。

3、洛氏硬度与布氏硬度的换算

(1)对布氏压痕和洛氏压痕深度关系进行分析，根据压头的应力σHRC=σHB得出换算公式：

计算结果与国家标准实验值对照，换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。

(2)根据实际实验数据用线性回归法得到公式

公式误差偏大，使用范围偏小，但计算简便，在对精度要求不高的情况下可以使用。

　　4、布氏硬度与维氏硬度的换算

布氏硬度与维氏硬度的关系，同样根据σHB=σHV得出公式此公式换算结果与国家标准换算值对照，换算误差为±2HV。

5、努氏硬度与洛氏硬度的换算

因为努氏硬度与洛氏硬度的对应曲线类似于抛物线[7]，故由曲线得出近似的换算公式为

此公式比较精确，可以作为使用参考。