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本文對(duì)現(xiàn)行硬度測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總，并做了一個(gè)簡單的解析。

硬度

物理學(xué)專業(yè)術(shù)語，材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對(duì)外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標(biāo)。由于規(guī)定了不同的測試方法，所以有不同的硬度標(biāo)準(zhǔn)。各種硬度標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗(yàn)加以對(duì)比。

硬度標(biāo)準(zhǔn)匯總

金屬材料的硬度檢測有洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度等檢測方法。對(duì)應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)有：

GB/ T230. 1 —2009 《金屬洛氏硬度試驗(yàn)第1 部分： 試驗(yàn)方法》

GB/ T231. 1 —2002 《金屬布氏硬度試驗(yàn)第1 部分：試驗(yàn)方法》

GB/T4340. 1 —2009《金屬維氏硬度試驗(yàn)第1 部分： 試驗(yàn)方法》

GB/T 17394-2014 《金屬里氏硬度試驗(yàn)方法》

GB/T 18449.1-2009 《金屬材料努氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》

GB/T 4341-2014《金屬肖氏硬度試驗(yàn)方法》

以下分別對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)做一個(gè)簡單的介紹。

GB/ T230. 1 —2009 《金屬洛氏硬度試驗(yàn)第1 部分： 試驗(yàn)方法》

GB/ T230. 1 —2009 《金屬洛氏硬度試驗(yàn)第1 部分： 試驗(yàn)方法》規(guī)定了金屬材料洛氏硬度和表面洛氏硬度試驗(yàn)的原理、符合及說明、試驗(yàn)設(shè)備，試樣，試驗(yàn)程序，結(jié)果的不確定度及試驗(yàn)報(bào)告。

原理

將壓頭（金剛石圓錐、硬質(zhì)合金球）按圖1分為兩個(gè)步驟壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，測量在初試驗(yàn)力的殘余壓痕深度h。

根據(jù)h值及常數(shù)N和，用下式計(jì)算洛氏硬度：

試樣

除非產(chǎn)品或材料標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試樣表面應(yīng)平滑平坦，并且不應(yīng)有氧化皮及外來污物，尤其不應(yīng)有油脂，試樣表面應(yīng)能保證壓痕深度的準(zhǔn)確測量，建議試樣表面粗糙度Ra不大于1.6μm，在做可能會(huì)與壓頭粘結(jié)的活性金屬的硬度實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以使用某種合適的油性介質(zhì)。使用介質(zhì)應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。試樣的制備應(yīng)使受熱或受冷加工等因素對(duì)試樣表面硬度的影響減至最小，尤其對(duì)于殘余壓痕深度淺的試樣特別注意。除了HR30Tm，試驗(yàn)后試樣背部不應(yīng)出現(xiàn)可見變形。本規(guī)定在凹面上試驗(yàn)的修正值，在奧面上試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)專門協(xié)商。

試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：GB/T230的本部分編號(hào)；與試樣有關(guān)的詳細(xì)資料；不在10℃~35℃的試驗(yàn)溫度；試驗(yàn)結(jié)果，洛氏硬度應(yīng)至少精確至0.5HR；不在本部分規(guī)定之內(nèi)的操作；影響試驗(yàn)結(jié)果的各種細(xì)節(jié)；如果施加去不試驗(yàn)力的時(shí)間超過6s，應(yīng)注明準(zhǔn)確施加試驗(yàn)力的時(shí)間。沒有普遍使用的方法將洛氏硬度值準(zhǔn)確地?fù)Q成其他硬度或抗拉強(qiáng)度，因此應(yīng)避免這種換算，除非通過對(duì)比試驗(yàn)得可比較的換算方法。

GB/ T231. 1 —2002 《金屬布氏硬度試驗(yàn)第1 部分：試驗(yàn)方法》

GB/ T231. 1 —2002 《金屬布氏硬度試驗(yàn)第1 部分：試驗(yàn)方法》規(guī)定了金屬不是硬度試驗(yàn)的原理、符號(hào)及說明、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)程序、結(jié)果的不確定度及試驗(yàn)報(bào)告，本部分規(guī)定的硬度試驗(yàn)范圍上限為650HBW。

原理

對(duì)一定金屬的音質(zhì)合金金球施加試驗(yàn)力亞茹試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面壓痕的之間。

試樣

試樣表面應(yīng)平坦光滑，并且不應(yīng)有氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油脂。試樣表面應(yīng)能保證壓痕直徑的準(zhǔn)確測量，建議表面粗糙度參數(shù)Ra不大于1.6μm。制備試樣時(shí)，應(yīng)使過熱或過冷加工等因素對(duì)試樣表面性能的影響減至最小。試樣厚度至少應(yīng)為痕深度的8倍。試樣最小厚度與壓痕平均直徑的關(guān)系見標(biāo)準(zhǔn)附錄B，試驗(yàn)后，試樣背部如出現(xiàn)可見變形，則表面試樣太薄。

試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：GB/T231的本部分編號(hào)；有關(guān)試樣的相信描述；如果試驗(yàn)溫度不在10℃~35℃，應(yīng)注明試驗(yàn)溫度；試驗(yàn)結(jié)果；不在本部分規(guī)定之內(nèi)的操作，影響試驗(yàn)結(jié)果的各種細(xì)節(jié)。

GB/T4340. 1 —2009《金屬維氏硬度試驗(yàn)第1 部分： 試驗(yàn)方法》

標(biāo)準(zhǔn)的本部分規(guī)定了金屬維氏硬度試驗(yàn)的原理，符號(hào)及說明，實(shí)驗(yàn)設(shè)備，試樣，試驗(yàn)程序，結(jié)果的不確定度及試驗(yàn)報(bào)告。

本部分按三個(gè)試驗(yàn)力范圍規(guī)定了測定金屬維氏硬度的方法，見下表：

本部分規(guī)定維氏硬度壓痕對(duì)角線長度的范圍為0.020mm~1.400mm。

原理

將頂部兩相對(duì)具有規(guī)定角度的正四棱椎體金剛石壓頭用一定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面壓痕對(duì)角線長度。

維氏硬度值與試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商成正比，壓痕被視為具有正方形基面并與壓頭角度相同的理想形狀。
 

試樣

試樣表面應(yīng)平坦光滑，試驗(yàn)面上應(yīng)無氧化皮及外來污物，尤其不應(yīng)有油脂，除非在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，試樣表面的質(zhì)量應(yīng)保證壓痕對(duì)角線長度的測量精度，建議試樣表面進(jìn)行表面拋光處理。制備試樣時(shí)應(yīng)使由于過熱或冷加工等因素對(duì)試樣表面硬度的影響減至最小。由于顯微維氏硬度壓痕很淺，加工試樣時(shí)建議根據(jù)材料特性采用拋光/點(diǎn)解拋光工藝。試樣或?qū)嶒?yàn)層厚度至少應(yīng)為壓痕對(duì)角線長度的1.5倍。試驗(yàn)后試樣背面不應(yīng)出現(xiàn)可見的變形壓痕。對(duì)于在曲面試樣上試驗(yàn)的結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行修正。對(duì)于小截面或外形不規(guī)則的試樣，可將試樣鑲嵌或使用專門試臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：GB/T4340的本部分編號(hào)；與試樣有關(guān)的詳細(xì)描述；試驗(yàn)結(jié)果；不在本部分規(guī)定之內(nèi)的各種操作，影響試驗(yàn)結(jié)果的各種細(xì)節(jié)；如果試驗(yàn)溫度不在7.1規(guī)定范圍是，應(yīng)注明試驗(yàn)溫度。

GB/T 17394-1998 《金屬里氏硬度試驗(yàn)方法》

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用帶有D,DC,S,E,D+15,DL,C和G型沖擊裝置的硬度計(jì)來測定金屬材料里氏硬度的試驗(yàn)原理，測試儀器，試樣，試驗(yàn)程序，試驗(yàn)結(jié)果的測量不確定度，試驗(yàn)報(bào)告。

本部分適用于帶有D,DC,S,E,D+15,DL,C和G型沖擊裝置的里氏硬度及見表1

試驗(yàn)原理

里氏硬度試驗(yàn)方法是一種動(dòng)態(tài)硬度試驗(yàn)法，用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體有彈簧力作用下以一定速度垂直沖擊試樣表面，以沖擊體在距試樣表面1mm處的回彈速度（vk）與沖擊速度（vA）的比值來表示材料的里氏硬度。

里氏硬度HL，按下式計(jì)算：

試驗(yàn)報(bào)告

測試報(bào)告至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：執(zhí)行本部分標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；與試驗(yàn)有關(guān)的詳細(xì)描述沖擊裝置的類型；測試結(jié)果和單個(gè)基本讀數(shù)值；重要的測試細(xì)節(jié)；任何對(duì)測試結(jié)果有影響的情況；如果不在10℃~35℃的范圍內(nèi)的試驗(yàn)溫度。

GB/T 18449.1-2009 《金屬材料努氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》

本標(biāo)準(zhǔn)部分規(guī)定了金屬材料努式硬度試驗(yàn)的原則、符號(hào)及說明、硬度計(jì)、試樣、試驗(yàn)方法、結(jié)果的不確定度及試驗(yàn)報(bào)告。

本部分規(guī)定的試驗(yàn)力值范圍為0.09807N到19.614N。本方法只適用于壓痕對(duì)角線長度≥0.02mm。

原理

將頂部兩相對(duì)面具有規(guī)定角度的菱形椎體金剛石壓頭用試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量試驗(yàn)表面壓痕長對(duì)角線的長度。

試樣

應(yīng)在平坦光滑的試樣表面上進(jìn)行試驗(yàn)，試樣表面應(yīng)拋光，并對(duì)無氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油脂，在各種試驗(yàn)條件下，壓痕周邊均應(yīng)清晰地出現(xiàn)在顯微鏡試場中，試樣表面應(yīng)保證精確測量壓痕對(duì)角線長度的測量。制備試樣時(shí)應(yīng)采取措施，使例如由于發(fā)熱或冷加工等因素對(duì)試樣表面硬度的影響減至最小。由于努式硬度壓痕很淺，在準(zhǔn)備樣品時(shí)應(yīng)采取特殊措施，推薦根據(jù)被測慈愛奧選取適合的拋光和點(diǎn)解拋光技術(shù)。試驗(yàn)后試樣背部不應(yīng)出現(xiàn)可見變形。對(duì)于小橫截面或形狀不規(guī)則的試樣，可使用類似鑲嵌的輔助支承，保證在加力過程中試樣不發(fā)生移動(dòng)。

試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：GB/T18449本部分的編號(hào)；與試樣有關(guān)的詳細(xì)資料；試驗(yàn)結(jié)果；不在本部分之內(nèi)的操作，影響試驗(yàn)結(jié)果的各種細(xì)節(jié)；如果試驗(yàn)溫度不在規(guī)定范圍時(shí)，應(yīng)注明試驗(yàn)溫度。

GB/T 4341-2014《金屬肖氏硬度試驗(yàn)方法》

GB/T4341的本部分規(guī)定了金屬材料肖氏硬度試驗(yàn)方法的原理，符號(hào)及說明，硬度計(jì)，試樣，試驗(yàn)程序，試驗(yàn)結(jié)果的不確定度和試驗(yàn)報(bào)告。

本部分適用的肖氏硬度試驗(yàn)范圍為5HS-105HS分為C型和D型。

試驗(yàn)原理

用規(guī)定形狀的金剛石沖頭從規(guī)定自由落下沖擊試樣表面，以沖頭第一次回跳高度h與沖頭落下高度j放入比值計(jì)算肖氏硬度值見下式。