金属硬度有哪几种衡量标准？

Question

各有什么不同？各自的优缺点是什么？
请深入简出地简要说明、比较。谢谢！

Answer 1

常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级：
1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石
6）正长石 7）石英8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石
各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。
试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法
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。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。
布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。
洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。
维氏硬度以HV表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。
1、钢材的硬度 ：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，其中以HB及HRC较为常用。
HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。
HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。
HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。
便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值。
2、HB - 布氏硬度；
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(HB)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)。
3、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，用于硬度极高的材料(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和HB在生产中的应用都很广泛
3.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。
布式硬度上限值HB650,不能高于此值。
4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。
布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。
5.洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。
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。
6.洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。）
布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。
7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。
布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。
8.在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。
硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。
实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。
另外,天然水中的钙美含量也用硬度表示.我国规定的硬度是:1L水中含的钙盐,镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于10mgCaO(将MgO也换算成CaO)时,其硬度是1°.
水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类:
很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水
0°～4° 4°～8°8°～16° 16°～30° >30°
1.肖氏硬度(HS)=布式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.洛式硬度(HRC)= 布式硬度(BHN)/10-3
硬度测定范围:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300

Answer 2

最主要的是布式和洛式。且两者可换算。维式是用来测微观硬度的。本回答被提问者采纳

Answer 3

金属硬度检测方法 :
(1)布氏硬度检测方法
布氏硬度其压印痕较大，硬度值受试样组织显微偏析及成份不均匀的影响轻微，栓检测结果分散变化小复现性好，能观客地反映材料的客观硬度。
(2)洛氏及表面洛氏硬度检测方法
①荷重较大，只能对相对大的试样进行测定。②误差小。测量效率高。③对试样破坏性大。（4）测量精度较高（5）试样表面不需研磨抛光。但试样两面要相互平行，表面粗糙度要足够小。
（1）洛氏硬度试验虽然可用于测定较材料和硬材料，但其硬度值不能进行比较。洛氏硬度试验的优缺点 洛氏硬度试验避免了布氏硬度试验所存在的缺点。 （2）因有硬质、软质两种压头,故适于各种不同硬质材料的检验,不存在压头变形问题; （3）压痕小,不伤工件表面; （4）操作迅速,立即得出数据,生产效率高,适用性广。
(3)维氏硬度检测方法
①荷重小，可测定细小的试样压痕小②测量误差大③对试样无损坏（4）测量精度较低（5）为使压痕清晰，易于测定，试样表面须先研磨抛光
维氏硬度检测维氏硬度计适用于测定微小、薄形、表面渗镀层试件的显微硬度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、人造宝石等较脆而又硬材料的努普硬度.是科研机构、企业及质检部门进行研究和检测的理想的硬度测试仪器. 维氏硬度试验也是一种压痕试验方法,是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力(F...维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点,而克服了它们的基本缺点不如洛氏法简便。维氏法在钢管中测量很少应用。
(4)肖氏硬度检测方法
轧辊的硬度检测已由原来单一的肖氏硬度发展到里氏硬度，根据GB/T1.1-2000标准，修订为范围。不再使用GB4977 D型肖氏硬度计技术条件和GB4978 标准肖氏硬度块。
(5)里氏硬度检测方法
用洛氏、里氏硬度对比法检测钢的残余奥氏体量及回火不足的方法，该方法采用洛氏硬度计和里氏硬度计检测热处理工艺回火后工件的洛氏硬度值和里氏硬度值，两种硬度计硬度结果差异越大，工件内残余奥氏体的量越多；两种硬度计硬度结果越接近，工件内残余奥氏体的量越少。利用该方法判定工件回火不足标准为：若洛氏硬度值和里氏硬度值差异大于等于3HRC时，判定工件回火不足；若洛氏硬度值和里氏硬度值差异小于3HRC时，判定工件回火组织合格。本发明所述方法具有快捷、简单、方便的特点，能对生产过程中的每一个工件进行现场检测，且准确率高。

(6)努普硬度检测方法
①荷重小，可测定细小的试样压痕小②压痕长，易测量，误差小③对试样无损坏（4）测量精度较高（5）为使压痕清晰，易于测定，试样表面须先研磨抛光
(7)韦氏硬度检测方法
主要用于测量硬度较低的材料如铝型材和铝合金材料，也可测量铜合金材料。
(8)巴氏硬度检测方法
巴氏噪声硬度检测方法研究 研究了一种新的硬度检测方法--巴氏噪声法.用自制的巴克豪森检测装置和洛氏硬度计对同一钢试样进行同位检测,建立了巴氏噪声综合参数γ与洛氏硬度值H的关系曲线,求出的函数关系式可作为巴氏噪声硬度检测的判定式.两种检测方法的检测结果很接近,绝对误差不大于1.5 HRA.研究结果表明:巴氏噪声法检测钢铁材料硬度是可行的,且具有一定的检测精度。
金属硬度检测技术手册
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