为了扩大洛氏硬度的测量范围，可用不 同的压头和不同的总载荷配成不同标尺的洛
氏硬度。
洛氏硬度共有15种标尺供选择，它们分 别为：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG， HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV； 表面洛氏硬度标尺：HR45N、 HR30N、 HR15N
维氏硬度表示法：
640 HV 30表示用136°金刚石压头 在294.2N试验力作用下保持10～15秒测 得的维氏硬度值为640。 640 HV 30/20表示用136°金刚石压 头在294.2N试验力作用下保持20秒测得 的维氏硬度值为640。
对试样的要求：
要求试样经过抛光，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，在满足这个条件的情况下尽 可能选用较大载荷，可减少测量误差。
维氏金刚石棱锥压头
维氏硬度的测试原理
压痕是一个底面为正方形的正四棱锥。 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：F=d2/2sin68ْ 硬度表示为： HV=P/F=1.8544P/d2kg/mm2 式中：P——载荷； d——对角线长度； F——压痕面积。
140~150
黑色 金属 <140
P=30D2
10
P=10D2
10
>130
P=30D2
30
有色 金属
36~130
P=10D2
30
8~35
P=2.5D2
30
布氏硬度的表示方法： 用Φ10mm钢球，在3000kg载荷下保持10s， 测得的布氏硬度值表示为字母HB加上所测得的硬 度值，例如HB400。 在其他试验条件下，在HB后面要注明钢球直 径、载荷大小及保载时间。 例如：130HBW10/1000/30表示用Φ10mm的硬 质合金球在9.807kN载荷下保持30s测得的布氏硬 度为130。 硬度值表示法中一般不写单位。
注意： 维氏硬度两相邻压痕中心之间的距离，对 于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长度的3 倍； 对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕 对角线长度的6倍。 如果相邻两压痕大小不同，应以较大压痕 确定压痕间距。 金属维氏硬度试验执行的现行标准为： 《GB/T 4340.1－1999 金属维氏硬度试验 》 第1部分：试验方法。
布氏硬度计的特点： 布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好， 由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg 试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内 金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别 组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用 于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金 属材料。 它的试验数据稳定，重现性好，精度高于 洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度 值之间存在较好的对应关系。
另一类试验方法是动态试验法，这类方 法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里 包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主 要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。 各种金属硬度计就是根据上述试验方法 设计的。 下面分别介绍基于各种试验方法的硬度 计的原理、特点与应用。
布氏硬度测定法
布氏硬度计原理： 对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验 力P ，使压头压入试样表面，经规定的保持时 间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d， 布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。 P/F即为布氏硬度，用符号HB表示。布氏硬 度的测量原理如图所示。
金属 类型 布氏硬度范围 HB 试件 厚度 mm 6~3 4~3 <2 >6 6~3 <3 6~3 4~3 <2 9~-3 6~3 <3 >6 6~3 <3 载荷P与压头 直径D的关系 钢球直径 D.mm 10 5.0 2.5 10 5.0 2.5 10 5.0 2.5 10 5.0 2.5 10 5.0 2.5 载荷P.Kg 3000 750 187.5 1000 250 62.5 3000 750 187.5 1000 250 62.5 250 62.5 15.6 载荷 保持 时间，s
布氏硬度与抗拉强度的关系
材料 钢 铸铝合金 硬度值 125-175 >175 HB-Rm近似换算关系 Rm≈0.343HB×10MN/m2 Rm≈0.362HB×10MN/m2 Rm≈0.26HB×10MN/m2
退火黄铜、青铜
冷加工后黄铜、青铜
Rm≈0.55HB×10MN/m2
0.40HB×10MN/m2
h值越大，试件越软，h值越小，试件越 硬。 为适应数值越大硬度越高的概念，用一 常数K减去h表示硬度的高低。并规定每 0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示， 则：测量值直接在表盘上读出。 用金刚石圆锥压头时，常数K为0.2mm， 硬度值由黑色表盘表示 ; 用钢球(Φ=1.588mm)压头时，常数K为 0.26mm，硬度值由红色表盘表示。
布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品 检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂， 测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于 压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压 痕直径的测量产生较大误差。 因此要求操作者具有熟练的试验技术和 丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。
布氏硬度计的应用： 布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢 和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬 度与拉伸试验有着较好的对应关系。 布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢， 采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材 料。 布氏硬度计多用于原材料和半成品的检 测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。
洛氏硬度测定法 洛氏硬度的测量原理： 用顶角为120°的金刚石圆锥或φ为 1.588mm的淬火钢球为压头,在规定载荷（初 载荷及主载荷）的作用下压入材料表面,经规 定保持时间后,卸除主试验力，根据压痕深度 来确定硬度值。图1表示了洛氏硬度的测量原 理。
图1.洛氏硬度试验原理示意图
数字表示含义： 0-0：未加载荷，压头未接触试件时的位臵。 1-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件 深度为h0时的位臵。 h0包括预载所引起的弹形 变形和塑性变形。 2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1 的作用下压入试件的位臵。 3-3：去除主载荷P1后仍保留预载荷P0 时压头 的位臵，压入深度为h1。由于P1所产生的弹性 变形被消除，所以压头位臵提高了h，主载荷引 起的塑性变形深度为:h= h1- h0
和HR45T、 HR30T、 HR15T 。
其中常用的几种标尺见表1。
表1 各种洛氏硬度值的符号及应用 标度 符号 HRA HRB HRC HRD HRE HRF HRG HRH 压头 金刚石圆锥 1.588mm 钢球 金刚石圆锥 金刚石圆锥 3.175mm 钢球 1.588mm 钢球 1.588mm 钢球 3.175mm 钢球 总载荷 N(kg) 588.6(60) 981(100) 1471.5 (150) 981(100) 981(100) 588.6(60) 1471.5 (150) 588.6(60) 表盘上 刻度颜色 黑色 红色 黑色 黑色 红色 红色 红色 红色 常用硬度 值范围 70-85 25-100 20-67 40-77 70-100 40-100 31-94 应用举例 碳化物、硬质合金、 表面淬火钢等 软钢、退火钢、铜合金 淬火钢、调质钢等 薄钢板、中等厚度的 表面硬化工件 铸铁、铝、镁合金、 轴承合金 薄板软钢、退火铜合金 磷青铜、铍青铜 铝、锌、铅
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硬度检测方法：
硬度：是评定金属材料力学性能最常用的指 标之一。 硬度的实质：是材料抵抗另一较硬材料压入 的能力。 硬度检测：是评价金属力学性能最迅速、最 经济、最简单的一种试验方法。 硬度检测的主要目的：就是测定材料的适用 性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化 处理的效果。
金属硬度检测主要有两类试验方法： 一类是静态试验方法，这类方法试验力的 施加是缓慢而无冲击的。 硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕 投影面积或压痕凹印面积的大小。 静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努 氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验 方法是最常用的，它们是金属硬度检测的主要 试验方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的， 它被广泛用于产品的检验。据统计，目前应用 中的硬度计70%是洛氏硬度计。
维氏硬度测试法 维氏硬度的测量原理： 测量原理基本上和布氏硬度相同，所不 同的是用金刚石正四棱锥压头。正四棱锥两 对面的夹角为136°，底面为正方形，如图所 示。 维氏硬度所用的载荷有1kg、3kg、5kg、 10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等， 负载的选择主要取决于试件的厚度。
对于被检测材料而言，硬度是代表着在 一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、 塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量 的综合性能。 由于通过硬度试验可以反映金属 材料在不同的化学成分、组织结构和热处理 工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛 应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质 量和新材料的研制。
优缺点及注意事项 优点： 可测定从极软到极硬各种金属材料的硬度,且不 同载荷下的维氏硬度值可以进行比较。 维氏硬度值测量精确可靠，在材料科学研究中 被广泛应用。 缺点： 维氏硬度需测量对角线的长度，然后通过计算 或查表才能得到硬度值。测量过程繁琐，工作效率 低。在测量过程中，采用计算机控制测量过程，采 集和处理数据，可能克服上述缺点并大大提高工作 效率。
布氏硬度试验条件： 布氏硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关 于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条 件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。 这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并 且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起 来比洛氏硬度试验略显复杂。 布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直 径的球压头，3000kg试验力。这一条件最能体现布 氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同， 试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头自 然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方 面需要遵循相应规则。