硬度金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。

硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。

根据试验方法和测量围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。

1、布氏硬度（HB）布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。

根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为HB=P/F（公斤/毫米2）式中P——钢球所加的负荷（公斤）；F——压坑面积（毫米2）。

布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。

一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。

布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。

测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。

用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。

但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。

2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从表盘上直接读出来。

根据测量硬度围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。

它们的适用围与压印器、负荷的选定可根据下表查出，洛氏硬度的选用标准洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度围广，但不如布氏硬度精确度高。

HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。

3、维氏硬度（HV）维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即HV= P/F（公斤/厘米2）维氏硬度测量精确、硬度测量围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。

维氏硬度所加载荷较小时，又称为显微硬度（用HM表示），可测量试样表面各种组成相的硬度。

各种硬度值相互对照。

它们是通过不同硬度测量法，测同一硬度金属材料时得到的不同硬度指标值。

如HB=351，相当于HRC=38，HV=361。

硬度是检验毛坯、成品等性能的重要指标。

一般刃具的硬度要求HRC=60～63，结构零件的硬度要求HRC=25～40，弹簧或弹性零件的硬度要求HRC=40～48，切削加工零件的硬度要求HRC=20～36。

钢的硬度与其含碳量有关，随着钢中的含碳量的不断增加，硬度也不断增高。

铁碳合金生铁是铁与碳的合金，含碳量一般为2.0～6.67﹪，此外还含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质。

熔化的生铁流动性好，适宜铸造。

但生铁质硬而脆，不便于轧制及焊接。

一般生铁含碳量高于2﹪，钢含碳量低于2﹪。

含碳量在2.0﹪以上的铁碳合金叫做铁，因为可以铸造，故又称为铸铁。

生产使用的铸铁的含碳量一般在2.5～3.5﹪，最高可达4.5。

碳钢是指含碳量小于2.0﹪的铁碳合金，钢中除含有铁、碳外，还含有硅、锰、硫和磷等元素，但硅的含量不大于0.5﹪，锰的含量不大于1.2﹪。

钢中的含硫量应严格控制在0.05﹪以下，含磷量严格控制在不大于0.1﹪。

铁碳合金的分类按含碳量的多少，铁碳合金可分为生铁（含碳量大于2.0﹪）和钢（含碳量小于2.0﹪）。

含碳量为0.8﹪的钢，称为共析钢；含碳量小于0.8﹪的钢，称为亚共析钢；含碳量大于0.8﹪而小于2.0﹪的钢称为过共析钢。

含碳量为4.3﹪的生铁，称为共晶生铁；含碳量小于4.3﹪的生铁，称为亚共晶生铁；含碳量大于4.3﹪而小于6.67﹪的生铁，称为过共晶生铁。

钢的热处理钢的热处理在机械零件及工具制造过程中是一个很重要的工序。

热处理就是将钢加热到一定的温度，保温一定时间，然后再以一定的速度冷却来改变其部组织结构（一般不改变化学成分及形状），从而达到改变钢的性能的一种工艺方法。

其操作过程分三个基本阶段：加热、保温和冷却。

热处理的主要目的是：1、提高硬度、强度和增加耐磨性；2、降低硬度，提高塑性便于切削加工；3、消除钢在各种加工过程中所引起的应力；4、改善钢件的部组织和性能，满足工艺要求；5、提高金属材料表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性。

钢的退火与正火对铸件、锻件或经过粗加工后的零件，为了改善组织性能及切削加工性，一般都要经过退火或正火处理。

一、钢的退火退火是将钢加热到一定温度，在此温度保温一定时间，然后进行缓慢冷却（又叫随炉冷却）得到近似于平衡状态时的组织的热处理方法。

按照退火的目的和钢的成分不同，可分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、低温退火和扩散退火等。

1、完全退火完全退火是将钢加热到Ac3以上20～50℃，经过一定保温时间，然后随炉冷却的热处理方法。

它使原有组织发生完全相变，故能达到以下几个目的：（1）降低硬度，提高塑性，便于切削加工；（2）细化晶粒，均匀组织，为淬火作组织准备；（3）消除应力。

完全退火适用于亚共析钢和共析钢。

退火后的组织为珠光体（或铁素体＋珠光体）。

过共析钢在缓慢冷却时，将沿晶界析出二次渗碳体，使钢的性能变坏，所以一般不采用完全退火。

2、不完全退火不完全退火是将钢加热到高于Ac1以上20～50℃，经过一定保温时间，然后进行缓慢冷却的热处理方法。

不完全退火时，原组织中的铁素体或二次渗碳体不发生转变，只是珠光体转变为奥氏体。

退火后得到片层间距较大的珠光体，从而降低了钢的硬度。

不完全退火主要应用于过共析钢。

其目的在于消除锻轧应力，降低硬度和提高韧性。

采用不完全退火的零件，必须无网状渗碳体或消除了网状渗碳体。

3、球化退火球化退火就是将钢加热到略高于Ac1 的温度，一般在Ac1以上10～20℃，经过一定保温时间，然后随炉冷却到550～600℃时，在空气中冷却，从而获得球状珠光体及球状碳化物。

球化退火的目的，主要是将片状珠光体和二次渗碳体转变为球状珠光体和球状渗碳体，从而降低了钢的硬度，便于切削和其它机械加工。

球化退火主要用于共析钢和过共析钢，不适用于亚共析钢。

4、扩散退火扩散退火是将钢加热到1100～1200℃的高温，经10～20小时保温，然后随炉冷却的热处理方法。

扩散退火的主要目的是，消除铸钢件由于化学成分不均匀所产生的偏析。

扩散退火由于加热温度高使晶粒粗大，所以在扩散退火后必须进行一次完全退火或正火处理来细化晶粒。

5、等温退火上述各种退火工艺都是采用连续冷却进行的，而等温退火则是将钢加热到Ac1、Ac3以上30～50℃，经保温后较快地冷却到A1以下20～30℃的恒温炉，在恒温下使奥氏体全部转变为珠光体，然后出炉在空气中冷却。

等温温度越低，得到的珠光体就越细，其硬度也就越高。

等温退火适用于亚共析钢、共析钢和合金钢，特变适用于合金钢和工具钢。

等温后在空气中冷却可提高生产效率，降低成本，获得均匀的组织和较好的性能。

6、低温退火和再结晶退火低温退火是将跟钢加热到低于Ac1的某一温度（500～650℃），保温后缓慢冷却。

低温退火的目的是，消除铸件、锻件、焊接件及零件在切削加工过程中所产生的应力；降低硬度，改善切削加工性。

再结晶退火是将钢加热到再结晶温度(450～500℃)以上150～250℃，保温后缓慢冷却。

其目的是消除加工硬化。

二、钢的正火正火也称正常化，是将钢加热到Ac3、Ac cm以上30～50℃，经过一定保温后在空气中冷却的热处理方法。

由于冷却速度较大，把奥氏体过冷到较低的温度发生转变，因而获得了层片较细的珠光体组织——索氏体。

正火处理的目的与退火处理的目的相似。

对于低碳钢，正火与退火具有较高的强度和硬度，有利于切削加工，能消除过共析钢的网状渗碳体，为淬火作组织准备。

对于亚共析钢可细化晶粒，提高综合机械性能。

正火较退火的时间短，效率高，费用低，因此，对于低碳钢及含碳量较少的中碳钢，完全可以用正火来代替退火。

当对零件的性能要求不高时，也可用正火作为最终热处理。

钢的淬火淬火是将钢加热到临界温度以上，经过一定保温时间，以大于临界冷却速度获得马氏体组织的热处理方法。

淬火的目的是，提高钢的硬度、强度和增加耐磨性。

钢淬火后得到高硬度的马氏体组织，一般硬度可达到HRC=60～65。

淬火质量的好坏，直接影响到回火后的机械性能，故淬火是热处理过程中很重要的一环。

淬火质量还与加热温度、保温时间和冷却速度等有关。

常用的淬火剂有盐水、熔碱、水、油、硝盐等。

聚合物水溶液淬火液也获得较广泛应用，它的优点是安全和零件变形小。

水水是一种最经济、冷却能力又强的淬火剂。

水作为淬火剂，其优点是在550～650℃围冷却能力很大。

其缺点是在200～300℃围也同样具有很大的冷却能力，容易引起零件的变形、裂纹。

如果提高水的温度，就会显著降低零件在550～650℃围冷却能力，所以在生产中规定水温一般不超过40℃。

在水中混入杂质如油、肥皂或气体，都会使其冷却能力变坏，零件淬火后表面会出现软点，影响淬火质量。

盐水在水中溶入5～10﹪的氯化钠，可显著改变其冷却能力，避免零件产生软点。

用盐水淬火，可使零件表面的蒸气膜不稳定而很快破裂，提高了冷却能力。

故盐水的冷却能力比水强，又因冷却均匀，应力分布也均匀，淬火时变形和裂纹的倾向较小。

盐水淬火后零件表面呈银灰色，而且干净。

但盐浴加热淬火的零件，盐渍必须及时用热水冲洗掉，以免零件锈蚀。

碱水碱水是含有氢氧化钠的水溶液，其冷却能力比盐水大，特别在550～650℃围有很大的冷却能力，但在200～300℃围冷却能力低些。

故碱水淬火的硬度高而均匀，应力较小，零件产生变形、裂纹的倾向小，而且淬火后零件表面比盐水更干净。

油油也是应用很广的一种淬火剂。

其优点是在200～300℃围冷却速度较小，不易使淬火零件产生大的变形、裂纹等缺陷。

其缺点是容易燃烧和脏污工作地。

油温一般控制在40～80℃。

油在550～650℃围冷却能力较低。

故对于合金钢和高碳钢制作的小零件，常采用油作冷却剂。

淬火的方法：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法。

钢的冷处理钢的冷处理就是将淬火钢件继续冷却到室温以下60～80℃左右，一般保温1～2小时，然后再恢复到室温的处理过程，常用的冷却剂有液体氧、液体氮及干冰等。

冷处理的目的是使淬火零件中残余奥氏体转变成马氏体，提高零件的硬度、耐磨性和稳定零件尺寸。

此工艺紧接在淬火后进行，不然残余奥氏体在室温稳定后不易转变，影响冷处理效果。

含碳量大于0.6﹪的碳钢和合金钢制成的刀具，以及合金钢制成的精密工具、量具、模具和零件等，都常采用冷处理。

钢的回火回火就是将淬火后的零件加热到A1线以下的某一温度围，保温一定时间后，在空气或热水中冷却的热处理方法。