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本文對現(xiàn)行硬度測試標準進行匯總，并做了一個簡單的解析。

 

硬度

物理學專業(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。由于規(guī)定了不同的測試方法，所以有不同的硬度標準。各種硬度標準的力學含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗加以對比。

 

硬度標準匯總

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。對應(yīng)的國家標準有：

GB/ T230. 1 —2009 《金屬洛氏硬度試驗第1 部分： 試驗方法》

GB/ T231. 1 —2002 《金屬布氏硬度試驗第1 部分：試驗方法》

GB/T4340. 1 —2009《金屬維氏硬度試驗第1 部分： 試驗方法》

GB/T 17394-2014 《金屬里氏硬度試驗方法》

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

GB/T 4341-2014《金屬肖氏硬度試驗方法》

以下分別對這些標準做一個簡單的介紹。

 

GB/ T230. 1 —2009 《金屬洛氏硬度試驗第1 部分： 試驗方法》

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

 

原理

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

根據(jù)h值及常數(shù)N和，用下式計算洛氏硬度：

試樣

除非產(chǎn)品或材料標準另有規(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確測量，建議試樣表面粗糙度Ra不大于1.6μm，在做可能會與壓頭粘結(jié)的活性金屬的硬度實驗時，可以使用某種合適的油性介質(zhì)。使用介質(zhì)應(yīng)在試驗報告中注明。試樣的制備應(yīng)使受熱或受冷加工等因素對試樣表面硬度的影響減至最小，尤其對于殘余壓痕深度淺的試樣特別注意。除了HR30Tm，試驗后試樣背部不應(yīng)出現(xiàn)可見變形。本規(guī)定在凹面上試驗的修正值，在奧面上試驗時，應(yīng)專門協(xié)商。

 

試驗報告

試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：GB/T230的本部分編號；與試樣有關(guān)的詳細資料；不在10℃~35℃的試驗溫度；試驗結(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；影響試驗結(jié)果的各種細節(jié)；如果施加去不試驗力的時間超過6s，應(yīng)注明準確施加試驗力的時間。沒有普遍使用的方法將洛氏硬度值準確地換成其他硬度或抗拉強度，因此應(yīng)避免這種換算，除非通過對比試驗得可比較的換算方法。

 

GB/ T231. 1 —2002 《金屬布氏硬度試驗第1 部分：試驗方法》

GB/ T231. 1 —2002 《金屬布氏硬度試驗第1 部分：試驗方法》規(guī)定了金屬不是硬度試驗的原理、符號及說明、試驗設(shè)備、試樣、試驗程序、結(jié)果的不確定度及試驗報告，本部分規(guī)定的硬度試驗范圍上限為650HBW。

 

原理

對一定金屬的音質(zhì)合金金球施加試驗力亞茹試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除試驗力，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確測量，建議表面粗糙度參數(shù)Ra不大于1.6μm。制備試樣時，應(yīng)使過熱或過冷加工等因素對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)系見標準附錄B，試驗后，試樣背部如出現(xiàn)可見變形，則表面試樣太薄。

 

試驗報告

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

 

GB/T4340. 1 —2009《金屬維氏硬度試驗第1 部分： 試驗方法》

標準的本部分規(guī)定了金屬維氏硬度試驗的原理，符號及說明，實驗設(shè)備，試樣，試驗程序，結(jié)果的不確定度及試驗報告。

本部分按三個試驗力范圍規(guī)定了測定金屬維氏硬度的方法，見下表：

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

 

原理

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

維氏硬度值與試驗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)品標準中另有規(guī)定，試樣表面的質(zhì)量應(yīng)保證壓痕對角線長度的測量精度，建議試樣表面進行表面拋光處理。制備試樣時應(yīng)使由于過熱或冷加工等因素對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，加工試樣時建議根據(jù)材料特性采用拋光/點解拋光工藝。試樣或?qū)嶒瀸雍穸戎辽賾?yīng)為壓痕對角線長度的1.5倍。試驗后試樣背面不應(yīng)出現(xiàn)可見的變形壓痕。對于在曲面試樣上試驗的結(jié)果，應(yīng)進行修正。對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進行試驗。

 

試驗報告

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

 

GB/T 17394-1998 《金屬里氏硬度試驗方法》

本標準規(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來測定金屬材料里氏硬度的試驗原理，測試儀器，試樣，試驗程序，試驗結(jié)果的測量不確定度，試驗報告。

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

試驗原理

里氏硬度試驗方法是一種動態(tài)硬度試驗法，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，按下式計算：

試驗報告

測試報告至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：執(zhí)行本部分標準編號；與試驗有關(guān)的詳細描述沖擊裝置的類型；測試結(jié)果和單個基本讀數(shù)值；重要的測試細節(jié)；任何對測試結(jié)果有影響的情況；如果不在10℃~35℃的范圍內(nèi)的試驗溫度。

 

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

本標準部分規(guī)定了金屬材料努式硬度試驗的原則、符號及說明、硬度計、試樣、試驗方法、結(jié)果的不確定度及試驗報告。

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

 

原理

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

 

試樣

應(yīng)在平坦光滑的試樣表面上進行試驗，試樣表面應(yīng)拋光，并對無氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油脂，在各種試驗條件下，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角線長度的測量。制備試樣時應(yīng)采取措施，使例如由于發(fā)熱或冷加工等因素對試樣表面硬度的影響減至最小。由于努式硬度壓痕很淺，在準備樣品時應(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解拋光技術(shù)。試驗后試樣背部不應(yīng)出現(xiàn)可見變形。對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。

 

試驗報告

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

 

GB/T 4341-2014《金屬肖氏硬度試驗方法》

GB/T4341的本部分規(guī)定了金屬材料肖氏硬度試驗方法的原理，符號及說明，硬度計，試樣，試驗程序，試驗結(jié)果的不確定度和試驗報告。

本部分適用的肖氏硬度試驗范圍為5HS-105HS分為C型和D型。

 

試驗原理

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放入比值計算肖氏硬度值見下式。