测定压痕对角线的长度；硬度测试装置则是将一事实上的载荷加在一事实上的压并没有上，确定测试部位。压入所确定的测试部位。
一项重要的力学性能指标。与其他力学性能的测试方法相比，硬度反映了资料弹塑性变形特性。硬度试验具有下列优点
可在各种不同尺寸的试样上进行试验，试样制备简单。试验后试样基本不受破坏；设备简便，操作方便，丈量速度快；硬度与强度之间有近似的换算关系，根据测出的硬度值就可以粗略地估算强度极限值。
测定资料在变形过程中所表面出来的抗力。有的硬度表示了资料抵抗塑性变形所以硬度试验在实际中得到广泛地应用。硬度测定是指反一定的形状和尺寸的较硬物体（压头）以一定压力接触资料外表。
压力载荷小于9.81N1kgf时测试的硬度叫微观硬度。能力（如不同载荷压入硬度测试法）有的硬度表示资料抵抗弹性变形的能力（如肖氏硬度）通常压入载荷大于9.81N1kgf时测试的硬度叫宏观硬度。
希反映资料宏观范围性能；后者用于小而薄的试件，前者用于较在尺寸的试件。希反映微小区域的性能，如显微组织中不同的相的硬度，资料外表的硬度等。硬度计的种类很多，这里重点介绍常用的洛氏
布氏、维氏和显微硬度测试法。14.1洛氏硬度测试法一、洛氏硬度的丈量原理洛氏硬度丈量法是常用的硬度试验方法之一
压入材料的塑性变形浓度来表示的用压头（金刚石圆锥或淬火钢球）载荷（包括预载荷和主载荷）作用下。
资料越软；压入的浓度越小，通常压入材料的深度越大。资料越硬。0-0未加载荷，压头未接触试件时的位置。1-1压头在预载荷P098.1N作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。2-2加主载荷P1后，压头在总载荷P=P0+P1作用下压入试件的位置。
压头压入试样的深度为h1由于P1所产生的弹性变形被消除， 3-3去除主载荷P1后但仍保管预载荷P0时压头的位置。所以压头位置提高了h此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h=h1-h0
说明试件越软，实际代表主载P1造成的塑性变形深度。h值越大。h值越小，说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K减去压痕深度h数值来表示硬度的高低。并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为：
红色的30和黑色的0相重合。使用金刚石圆锥压头时，此值为无量纲数。丈量时可直接在表盘上读出。表盘上有红、黑两种刻度。常数K为0.2mm硬度值由黑色表盘表示，此时使用钢球（Φ=1.588mm压头时，
此时洛氏硬度计的压头共有5种，常数K为0.26mm硬度值由红色表盘表示。其中常用的有两种：一种是顶角为120°的金刚石圆锥压头，用来测试高硬度的资料；另一种是直径为的淬火钢球，用来测软材料的硬度。对于特别软的资料，有时还使用直径为的钢球作压头，
可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。洛氏硬度共有15种标度供选择，不过这几种比较少用。为了扩大洛氏硬度的丈量范围。分别为：HRA HRBHRCHRDHREHRFHRGHRHHRKHRLHRMHRPHRRHRSHRV
其中常用的几种标度列表如下：表14-1各种洛氏硬度值的符号及应用 标度符号压头总载荷 Nkg表盘上刻度颜色常用硬度值范围应用举例 HRA 金刚石圆锥588.660黑色70~85碳化物、硬质合金、外表淬火钢等 HRB1.588mm钢球981100红色25~100软钢、退火钢、铜合金
HRC金刚石圆锥1471.5150黑色20~67淬火钢、调质钢等 HRD金刚石圆锥981100黑色40~77薄钢板、中等厚度的外表硬化工件 HRE3.175mm钢球981100红色70~100铸铁、铝、镁合金、轴承
构造各不相同，合金 HRF1.588mm钢球588.660红色40~100薄板软钢、退火铜合金 HRG1.588mm钢球1471.5150红色31~94磷青铜、铍青铜 HRH3.175mm钢球588.660红色 铝、锌、铅二、洛氏硬度计的构造洛氏硬度计种类很多。但构造原理及主要部件都相同。①-压头 ②-
然后卸去载荷，载荷法码 ③--主杠杆 ④-丈量杠杆 ①--读数百分表 ②--装压脑处 ⑤-表盘 ⑥-缓冲装置 ⑦--载物台 ⑧-升降丝杠 ③-载物台 ④--升降丝杠手轮 ⑤--加载手轮 ⑥--卸载手轮 14.2布氏硬度测试法一、布氏硬度的丈量原理 选择一事实上的载荷P把直径为D淬火钢球压入试件外表并坚持一定时间。丈量钢球在试样表面压出的压痕直径d
算出载荷P与压痕面积的比值，计算出压痕面积。这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号HB表示。布氏硬度的丈量原理如图11-4所示。设压痕的深度为h则压痕的球冠面积为：式中：P
通常只给出数值而不写单位，测试用的载荷（kgD压头钢球的直径（mmd压痕直径（mmF压痕面积（mm2布氏硬度的单位为kg/mm2这是目前各国文献中常用的单位。如HB200若要换算成单位MPa需要将硬度值乘以9.81布氏硬度的压头
载荷有15.6kg62.5kg182.5kg250kg750kg1000kg3000kg七种。可根据材料的软硬不同选择配合使用。为了不同直径的压头和不同载荷下进行测试时，钢球直径有Φ2.5mmΦ5mmΦ10mm三种。同一种材料的布氏硬度值相同。压头的直径与载荷之间要满足相似原理。相似原理是指在均质材料中，只要压入角φ（即从压头圆心压痕两端的连线之
则不论压痕大小，间的夹角）不变。金属的平均抗力相等。如图14-5所示。德国的迈耶尔（Mayer通过试验得出重要经验
压痕直径d与载荷的关系为：这个公式称为迈耶尔定律。戒a和n均为常数。还得出如下的结论：当使用的压头直径不同时，关系。当d/D>0.1时。指数n几乎与D无关，而常数a则随D值的增大而减小
进行布氏硬度测试时，此式说明。只要使P/D2为一常数，就可以使压入角φ保持不变，从而坚持了几何形状相似的压痕。所以在布氏硬度丈量中只要满足P/D2为常数，则同一资料测得的布氏硬度值是相同的不同资料测得的布氏硬度值也可以进行比拟。P/D2数值不是随便规定的各种资料软硬相差很大。如果只规定一个P/D2值，对于较硬的材
压入角会太小；对于较软的资料，料。压入角又会很大。若压入角太小，压痕就小，丈量误差就会很大。当入压角较
压痕直径随压入深度增加有较大变化，大但小于90°时。有利于丈量。但当压入角大小90°时，随压入深度的增加，压痕变化较小。为了提高丈量精度，通常使0.25<0.5与此对应的压入角29°<φ<
这样就需不同的资料使用不同的P/D2值。国家规范规定P/D2比值为301025三种。丈量中对较软的资料因塑性变形较大，60°。施加载荷应小一些。布氏硬度仪的试验规范列表表14-2中。二、布氏硬度的测试方法布氏硬度计使用的方法如下：1．根据试件资料选择合适的压头和载荷。2．加预载。3．加主载并保持一定的时间。4．卸载。5．将
用带刻度的低倍放大镜测压痕直径d6．查《压痕直径与布氏硬度对照表》得到布氏硬度值。表14-2布氏硬度试验规范 金属类型布氏硬度范围 HB试件厚度 mm载荷P与压头直径D关系钢球直径 D,试样取下。mm载荷P,kg载荷坚持时间，s黑色金属140~1506~34~3<2P=
30D2105.02.53000750187.510<140>
66~3<3P=10D2105.02.5100025062.510有色金属>1306~34~3<2P=30D2105.02.53000750187.53036~1309~-36~3<3P=10D2105.02.5100025062.5308~35>66~3<3P=2.5D2105.02.525062.515.630
因压痕面积较大， 三、布氏硬度的特点布氏硬度试验的优点是其硬度代表性全面。能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。因此特别适用于
数据重复性强，测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属资料；试验数据稳定。此外，布氏硬度值和抗拉强度σb间存在一定换算关系，见表14-3布氏硬度与抗拉强度的关系资料硬度值HB-σb近似换算关系钢125~175>175σb≈0.343HB10MN/m2σb≈0.362HB10MN/m2铸铝合金 σb≈0.26HB10MN/m2退火黄铜、青铜 σb≈0.55HB10MN/m2冷加
致使不难试验太硬的资料。一般在HB450以上就不能使用；由地压痕较大，工后黄铜、青铜 σb≈0.40HB10MN/m2布氏硬度试验的缺点是其压头为淬火钢球。由于钢球本身的变形问题。废品检验有
不能由硬度计上直接读数（需用带刻度的低倍放大镜测出压痕直径，困难；试验过程比洛氏硬度较为复杂。然后通过查
布氏硬度法只能用来测定硬度值小于HB450资料，表得到布氏硬度值）11.3维氏硬度测试法 为了防止钢球压头的*变形。洛氏硬度法为了测定由软到硬的不同资料的硬度，采用了不同的压头和总载荷，有很多种标度，相互间没有什么，也不能换算。为了实际应用中方便，取同一资料用不同标度测定，列出表格，只能供大致估算。为了从软到硬
制定了维氏硬度试验法。一、维氏硬度的丈量原理 维氏硬度的丈量原理基本上和布氏硬度相同，不同资料有一个连续一致的硬度标度。所不同的用金刚石正四棱锥压头。正四棱锥两对面的夹角为136°
如图14-6所示。维氏硬度所用的载荷有1kg3kg5kg10kg20kg30kg50kg100kg120kg等，底面为正方形。负载的选择主要取决于试件的厚度。载荷P作用下压头在试样外表压出一个底面为正
当载荷P已知方形的正四棱锥压痕。用显微镜测定方坑对角线长度d维氏硬度值HV等于所用载荷与压痕面积的比值。压痕面积F为：式中：P载荷；d压痕直径；F压痕面积。从（14-9式可知。
只要测得压痕对角线长度d就可以求出维氏硬度值。通常是丈量d值后从《压印对角线与维氏硬度对照表》中查出相应时。
与此相对应的金刚石正四棱锥的两以面间夹角就是180°-44°=136°。如图14-7所示。所以布氏硬度在HB300间的差别增大，硬度值。φ角选择136°是为了使维氏硬度得到一个成比例的并在较低硬度时与布氏硬度基本一致的硬度值。布氏测试法台规定0.25<0.5理想的d/D值是0.375φ=44°。这是由于布氏测试法所用的钢球压头开始变形使压
试样硬度至少是压痕深度的10倍或者不小于压痕对角线的1.5倍，痕直径偏大所造成的二、维氏硬度的测试 1．对试样的要求要求试样经过抛光。满足这个条件的情况下尽可能选用较大载荷，可减少
丈量误差。2．压痕对角线的丈量维氏硬度压痕对角线的长度是用附在硬度计上的显微测微器进行测量的压痕对角线的丈量
取平均值作为压痕对角线的长度d规定两条压痕对角线之差与较短对角线之比不大于2%若资料各个方向上的硬度不均匀而使比值>2%者，精度可达10-3mm应测出两条互相垂直的对角线的线度。需要在硬度值后面注明。维氏硬度不存在洛氏硬度标度无法统一的问题，也不存在布氏硬度测试时负荷与压头直径比例关系的约束和压头变形问题。只要满足布氏
p=ad2只要载荷不太小，法中迈耶尔指数关系中n=2时。硬度值与所用载荷无关，即不同载荷下的维氏硬度值可以驻进行比较。维氏硬度值丈量可靠，资料科学研究中被广泛应用。但是维氏硬度测
然后通过计算或查表才能得到硬度值。丈量过程繁琐，量过程中需要丈量对角线的长度。工作效率低。丈量过程中，采用计算机控制丈量过程，采集和处理数据，可能克服上述缺点并大大提高工作效率。
也是用压痕单位面积上所承受的载荷来表示的只是试样需要抛光腐蚀制成金相显微试样，14.4显微硬度测试法一、显微硬度的丈量原理显微硬度的丈量原理与维氏硬度一样。以便丈量显微组织中各相的硬
如图14-8所示。这种显微硬度的计算公式为图14-8维氏金刚石度。显微硬度一般用HM表示。显微硬度测试用的压头有两种：一种是和维氏硬度压头一样的两面之间的夹角为136°的金刚石正四棱锥压头。
计算公式差别只是丈量时用的载荷和压痕对角线的单位不同造成的图14棱锥压头 图14-9努氏（Knoop金刚石棱锥压头 式中：P载荷（gd压痕对角线长度（μm显微硬度值与维氏硬度*一致。-
9中还表示了另一种显微硬度压头。这种压头叫克努普（Knoop金刚石压头。压痕长对角线与短对角线的长度之比为7.11克努普显微硬度值为：式中：P载荷（gL压痕对角线长度（μm显微
可以将单位省去，硬度如用kg/mm2为显微硬度的单位时。例如HM300表示其显微硬度为300kg/mm2二、显微硬度计的构造及其应用显微硬度计是由显微镜和硬度计两部分组成。显微镜用来观察显微组织，
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