（1）布氏硬度（代號HB）
用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時間后卸去載荷，在試件表面將會留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F。在實際應(yīng)用中，通常直接測量壓坑的直徑，并根據(jù)負荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越?。?nbsp;
布氏硬度與材料的抗拉強度之間存在一定關(guān)系：σb≈KHB，K為系數(shù)，例如對于低碳鋼有K≈0.36，對于高碳鋼有K≈0.34，對于調(diào)質(zhì)合金鋼有K≈0.325，…等等。
（2）洛氏硬度（HR）
用有一定頂角（例如120°）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，在一定負荷P作用下壓入試件表面，保持一段時間后卸去載荷，在試件表面將會留下某個深度的壓痕。由 洛氏硬度機自動測量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越小）。根據(jù)壓頭與負荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。
洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之間有如下?lián)Q算關(guān)系：HRC≈0.1HB。
（3）維氏硬度（HV）
以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除 以載荷值，即為維氏硬度值（HV）
用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時間后卸去載荷，在試件表面將會留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F。在實際應(yīng)用中，通常直接測量壓坑的直徑，并根據(jù)負荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越?。?nbsp;
布氏硬度與材料的抗拉強度之間存在一定關(guān)系：σb≈KHB，K為系數(shù)，例如對于低碳鋼有K≈0.36，對于高碳鋼有K≈0.34，對于調(diào)質(zhì)合金鋼有K≈0.325，…等等。
（2）洛氏硬度（HR）
用有一定頂角（例如120°）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，在一定負荷P作用下壓入試件表面，保持一段時間后卸去載荷，在試件表面將會留下某個深度的壓痕。由 洛氏硬度機自動測量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越小）。根據(jù)壓頭與負荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。
洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之間有如下?lián)Q算關(guān)系：HRC≈0.1HB。
（3）維氏硬度（HV）
以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除 以載荷值，即為維氏硬度值（HV）
硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是衡量材料軟硬的判據(jù)，是一個綜合的物理量。
鋁合金材料的硬度越高，耐磨性越好，故常將硬度值作為衡量材料耐磨性的重要指標之一。
硬度的測定常用壓入法。把規(guī)定的壓頭壓入金屬材料表面層，然后根據(jù)壓痕的面積或深度確定其硬度值。根據(jù)壓頭和壓力不同，常用的硬度指標有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和維氏硬度（HV）。
注: 洛氏硬度中 HRA,HRB,HRC 等中的 A,B,C 為三種不同的標準,稱為標尺 A,標尺 B,標尺 C. 洛氏硬度試驗是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一,三種標尺的初始壓力均為 98.07N(合 10kgf),最后 根據(jù)壓痕深度計算硬度值.標尺 A 使用的是球錐菱形壓頭,然后加壓至 588.4N(合 60kgf);標尺 B 使用的是直徑 為 1.588mm(1/16 英寸)的鋼球作為壓頭,然后加壓至 980.7N(合 100kgf);而標尺 C 使用與標尺 A 相同的球錐菱 形作為壓頭,但加壓后的力是 1471N(合 150kgf).因此標尺 B 適用相對較軟的材料,而標尺 C 適用較硬的材料. 實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系.因為硬度值是由起始塑性 變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高.但各種材料的換 算關(guān)系并不一致.
注: 洛氏硬度中 HRA,HRB,HRC 等中的 A,B,C 為三種不同的標準,稱為標尺 A,標尺 B,標尺 C. 洛氏硬度試驗是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一,三種標尺的初始壓力均為 98.07N(合 10kgf),最后 根據(jù)壓痕深度計算硬度值.標尺 A 使用的是球錐菱形壓頭,然后加壓至 588.4N(合 60kgf);標尺 B 使用的是直徑 為 1.588mm(1/16 英寸)的鋼球作為壓頭,然后加壓至 980.7N(合 100kgf);而標尺 C 使用與標尺 A 相同的球錐菱 形作為壓頭,但加壓后的力是 1471N(合 150kgf).因此標尺 B 適用相對較軟的材料,而標尺 C 適用較硬的材料. 實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系.因為硬度值是由起始塑性 變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高.但各種材料的換 算關(guān)系并不一致.
一、布氏硬度
1、試驗原理
用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗力F壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除試驗力，在試樣表面留下球形壓痕，如左圖所示。布氏硬度值用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。用淬火鋼球作壓頭時，布氏硬度用符號“HBS”表示;用硬質(zhì)合金球作壓頭，布氏硬度用符號“HBW”表示。
HBS(HBW)：用鋼球（硬質(zhì)合金球）試驗的布氏硬度值；
F：試驗力（N）； d：壓痕平均直徑（mm）； D：鋼球（硬質(zhì)合金球）直徑（mm）．
布氏硬度的單位為N/mm2，但習慣上只寫明硬度值而不標出單位。
2、選擇試驗規(guī)范
在進行布氏硬度試驗時，鋼球直徑D、施加的試驗力F和試驗力保持時間、應(yīng)根據(jù)被測試鋁合金及金屬的種類和試樣厚度，按下表所示的布氏硬度試驗規(guī)范正確地進行選擇。
布氏硬度試驗規(guī)范
材料 布氏硬度 0.102F/D 2 備注
鋼及鑄鐵 ＜ 140
＞ 140 10
30 F單位： N
D單位： mm
銅及其合金 ＜ 35
35－130
＞ 130 5
10
30
輕金屬及其合金 ＜ 35
35－80
＞ 80 25
10
10
鉛、錫 1.25
由布氏硬度值的計算公式可以看出，當所加試驗力F與鋼球（或硬質(zhì)合金球）直徑D已選定時，硬度埴HBS（HBW）只與壓痕直徑d 有關(guān)。d 越大，則HBS（HBW）值越小，表明材料越軟；反之，d 越小，HBS（HBW）值越大，表明材料越硬。
除了采用鋼球（或硬質(zhì)合金球）直徑D為10mm，試驗力F為3000kgf（29421N），保持時間10－15s的試驗條件外，在其它試驗條件下測得的硬度值，應(yīng)在符號HBS的后面用相應(yīng)的數(shù)字注明壓頭直徑、試驗力大小和試驗力保持時間。
如120HBS10/1000/30，即表示用10mm的鋼球作壓頭，在1000kgf(9807N)的試驗力作用下，保持時間為30s后所測得的硬度值為120。如500HBW5/750，即表示用5mm的硬質(zhì)鋼球作壓頭，在750kgf(735N)的試驗力作用下，保持時間為01－15s后所測得的硬度值為500。
淬火鋼球用于測定硬度HBS＜450的金屬材料，如灰鑄鐵、有色金屬以及退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等。為了避免壓頭變形，可用硬質(zhì)合金球壓頭，它適用于測試HBW＜650的金屬材料。（我國目前布氏硬度試驗機壓頭主要是淬火鋼球。
3、試驗的優(yōu)缺點
布氏硬度試驗的優(yōu)點是：試驗時使用的壓頭直徑較大，在試樣表面上留下壓痕也較大，測得的硬度值也較準確。
布氏硬度試驗的缺點是：對金屬表面的損傷較大，不易測試太薄工件的硬度，也不適于測定成品件的硬度。
布氏硬度試驗常用來測定原材料、半成品及性能不均勻的鋁合金及金屬材料（如鑄鐵）硬度
二、洛氏硬度
1、試驗原理
洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭，以規(guī)定的試驗力使其壓入試樣表面。試驗時，先加初試驗力，然后加主試驗力。壓入試樣表面之后卸除主試驗力，在保留初試驗力的情況下，根據(jù)試樣表面壓痕深度，確定被測金屬材料的洛氏硬度值。
如圖所示，0－0為金剛石壓頭還沒有和試樣接觸的位置。1－1是在初試驗力作用下壓頭所處的位置，壓入深度為h1，目的是為了消除由于試樣表面不光潔對試驗結(jié)果的精確性造成的不良影響。圖中2－2在總試驗力（初試力＋主試驗力）作用下壓頭所處位置，壓入深度為h2。3－3是卸除主試驗力后壓頭所處的位置，由于金屬彈性變形得到恢復，此時壓頭實際壓入深度為h3。故由于主試驗力所引起的塑性變形而使壓頭壓入深度為h＝h3－h(huán)1。洛氏硬度值由h的大小確定，壓入深度h越大，硬度越低；反之，則硬度越高。一般說來，按照人們習慣上的概念，數(shù)值越大，硬度越高。因此采用一個常數(shù)c減去h來表示硬度的高低。并用每0.002㎜的壓痕深度為一個硬度單位。由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值，用符號HR表示。
式中，c為常數(shù)（對于 HRC、HRA，c取0.2；對于HRB，c取0.26）。由此獲得的洛氏硬度值HR為一無名數(shù)，試驗時一般由試驗機指示器上直接讀出。
2、常用洛氏硬度標尺及適用范圍
標 尺 壓頭類型 總試驗力 kgf 硬度值有效范圍 應(yīng) 用
HRA
HRB
HRC 120°金剛石圓錐體
(1/16) ” ( Φ1.588㎜)鋼球
120°金剛石圓錐體 600
1000
1500 70－88
20－100
20－70 硬質(zhì)合金、表面淬火層或滲碳層等
有色金屬、退火、正火鋼等
淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等
上述洛氏硬度的三種標尺中，以HRC應(yīng)用最多，一般經(jīng)淬火處理的鋼或工具都采用HRC測量。在中等硬度情況下，洛氏硬度HRC與布氏硬度HBS之間關(guān)系約為1：10，如40HRC 相當于400HBS 。如50HRC，表示用HRC標尺測定的洛氏硬度值為50。硬度值應(yīng)在有效測量范圍內(nèi)（HRC為20－70）為有效。
3、試驗優(yōu)缺點
優(yōu)點：①操作簡單迅速，效率高，直接從指示器上可讀出硬度值；
②壓痕小，故可直接測量成品或較薄工件的硬度；
③對于HRA和HRC采用金剛石壓頭，可測量高硬度薄層和深層的鋁合金及金屬材料。
缺點：由于壓痕小，測得的數(shù)值不夠準確，通常要在試樣不同部位測定四次以上，取其平均值為該鋁合金及金屬材料的硬度值。
三、維氏硬度
布氏硬度試驗不適用于測定硬度較高的鋁合金及金屬材料。
洛氏硬度試驗雖然可用于測定較鋁合金及金屬材料和硬材料，但其硬度值不能進行比較。
維氏硬度試驗可以測量從軟到硬的各種材料以及金屬零件的表面硬度，并有連續(xù)一致的硬度標尺。
1、試驗原理
維氏硬度試驗原理與布氏硬度相似，也是根據(jù)壓痕單位表面積上的試驗力大小來計算硬度值。區(qū)別在于壓頭采用錐面夾角為136°的金剛石正四棱錐體，將其以選定的試驗力壓入試樣表面，按規(guī)定保持一定時間后卸除試驗力，測量壓痕兩對角線長度，如書上P9圖1－5所示。維氏硬度值用四棱錐壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示，符號HV。
式中 F－作用在壓頭上的試驗力（N）,d－壓痕兩對角線長度的平均值（㎜）,HV值的單位為N /㎜ 2 ，但習慣上只寫出硬度值而不標出單位。
2、常用試驗力及其適用范圍
維氏硬度試驗所用試驗力視其試件大小、薄厚及其它條件，可在49.03－980.7N的范圍內(nèi)選擇試驗力。常用的試驗胃有49.03、98.07、196.1、294.2、490.3、980.7N。HV符號前面的數(shù)字為硬度值，后面依次用相應(yīng)數(shù)字注明試驗力和試驗力保持時間（10－15s不標注）。如640／HV30／20,表示30kgf (294.2N) 試驗力，保持時間為20s測得維氏硬度值為640。
維氏硬度法適用范圍寬，尤其適用于測定金屬鍍層、薄片金屬及化學熱處理后的表面硬度，其結(jié)果精確可靠。當試驗力小于0.2 kgf （1.961N）時，可用于測量金相組織中不同相的硬度。
3、試驗優(yōu)缺點
優(yōu)點：①與布氏、洛氏硬度試驗比較，維氏硬度試驗不存在試驗力與壓頭直徑有一定比例關(guān)系的約束； ②不存在壓頭變形問題； ③壓痕輪廓清晰，采用對角線長度計量，精確可靠，硬度值誤差較小。
缺點：其硬度值需要先測量對角線長度，然后經(jīng)計算或查表確定，故效率不如洛氏硬度試驗高
洛氏硬
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全洛氏硬度機度（HR）測試當被測樣品過小或者布氏硬度（HB）大于450時，就改用洛氏硬度計量。試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。根據(jù)實驗材料硬度的不同，可分為三種不同標度來表示：
HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。
HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。
HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標準。稱為標尺A、標尺B、標尺C。洛氏硬度實驗是現(xiàn)今所有使用的幾種普通壓痕硬度實驗的一種。三種標尺的初始壓力均為98.07N（10Kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計算硬度值。標尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（60Kgf）；標尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至1471N（150Kgf），因此標尺B適用于較軟的材料檢測。標尺C適用于較硬的材料檢測。
最常用標尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC標尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是鋁材及金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗方法。HRB標尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標尺用于測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實際應(yīng)用上一般只限于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。
HRA 是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度極高的材料。例如：硬質(zhì)合金。
HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：退火鋼、 鑄鐵等。
HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火鋼等
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C為三種不同的標準。稱為標尺A、標尺B、標尺C。洛氏硬度實驗是現(xiàn)今所有使用的幾種普通壓痕硬度實驗的一種。三種標尺的初始壓力均為98.07N（10Kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計算硬度值。標尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（60Kgf）；標尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至1471N（150Kgf），因此標尺B適用于較軟的材料檢測。標尺C適用于較硬的材料檢測。
最常用標尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC標尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是鋁材及金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗方法。HRB標尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標尺用于測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實際應(yīng)用上一般只限于測試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。