硬度知识常用钢材硬度对照金属工艺学.docx
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硬度知识常用钢材硬度对照金属工艺学
硬度知识
一、硬度简介：
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
1.布氏硬度（HB）
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）。
2.洛氏硬度（HR）
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）。
3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HV值（kgf/mm2）。
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注：
洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺A、标尺B、标尺C。
洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07N（合10kgf），最后根据压痕深度计算硬度值。
标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N（合60kgf）；标尺B使用的是直径为1.588mm（1/16英寸）的钢球作为压头，然后加压至980.7N（合100kgf）；而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是1471N（合150kgf）。
因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺C适用较硬的材料。
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。
但各种材料的换算关系并不一致。
本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格，请查阅。
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二、硬度对照表：
根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。
抗拉强度
Rm
N/mm2
维氏硬度
HV
布氏硬度
HB
洛氏硬度
HRC
250
80
76.0
-
270
85
80.7
-
285
90
85.2
-
305
95
90.2
-
320
100
95.0
-
335
105
99.8
-
350
110
105
-
370
115
109
-
380
120
114
-
400
125
119
-
415
130
124
-
430
135
128
-
450
140
133
-
465
145
138
-
480
150
143
-
490
155
147
-
510
160
152
-
530
165
156
-
545
170
162
-
560
175
166
-
575
180
171
-
595
185
176
-
610
190
181
-
625
195
185
-
640
200
190
-
660
205
195
-
675
210
199
-
690
215
204
-
705
220
209
-
720
225
214
-
740
230
219
-
755
235
223
-
770
240
228
20.3
785
245
233
21.3
800
250
238
22.2
820
255
242
23.1
835
260
247
24.0
850
265
252
24.8
865
270
257
25.6
880
275
261
26.4
900
280
266
27.1
915
285
271
27.8
930
290
276
28.5
950
295
280
29.2
965
300
285
29.8
995
310
295
31.0
1030
320
304
32.2
1060
330
314
33.3
1095
340
323
34.4
1125
350
333
35.5
1115
360
342
36.6
1190
370
352
37.7
1220
380
361
38.8
1255
390
371
39.8
1290
400
380
40.8
1320
410
390
41.8
1350
420
399
42.7
1385
430
409
43.6
1420
440
418
44.5
1455
450
428
45.3
1485
460
437
46.1
1520
470
447
46.9
1555
480
（456）
47.7
1595
490
（466）
48.4
1630
500
（475）
49.1
1665
510
（485）
49.8
1700
520
（494）
50.5
1740
530
（504）
51.1
1775
540
（513）
51.7
1810
550
（523）
52.3
1845
560
（532）
53.0
1880
570
（542）
53.6
1920
580
（551）
54.1
1955
590
（561）
54.7
1995
600
（570）
55.2
2030
610
（580）
55.7
2070
620
（589）
56.3
2105
630
（599）
56.8
2145
640
（608）
57.3
2180
650
（618）
57.8
660
58.3
670
58.8
680
59.2
690
59.7
700
60.1
720
61.0
740
61.8
760
62.5
780
63.3
800
64.0
820
64.7
840
65.3
860
65.9
880
66.4
900
67.0
920
67.5
940
68.0
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。
下面是本站根据由实验得到的经验公式制作的快速计算器，有一定的实用价值，但在要求数据比较精确时，仍需要通过试验测得。
三、硬度換算公式
1.肖氏硬度（HS）=勃式硬度（BHN）/10+12
2.肖式硬度（HS）=洛式硬度（HRC）+15
3.勃式硬度（BHN）=洛克式硬度（HV）
4.洛式硬度（HRC）=勃式硬度（BHN）/10-3
硬度測定範圍:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300
洛氏硬度 布氏硬度HB10/3000维氏硬度 HV
HRCHRA
59.580.7676
59.080.5666
58.580.2655
58.080.0645
57.579.7635
57.079.5625
56.579.2615
56.078.9605
55.578.6596
55.078.4538587
54.578.1532578
54.077.9526569
53.576.6520560
53.076.3515551
52.576.1509543
52.076.9503535
51.576.6497527
51.076.3492520
50.576.1486512
50.075.8480504
硬度換算表
HV
HRC
HBS
HV
HRC
HBS
HV
HRC
HBS
940
68
560
53
300
29.8
284
920
67.5
550
52.3
505
295
29.2
280
900
67
540
51.7
496
290
28.5
275
880
66.4
530
51.1
488
285
27.8
270
860
65.9
520
50.5
480
280
27.1
265
840
65.3
510
49.8
473
275
26.4
261
820
64.7
500
49.1
465
270
25.6
256
800
64
490
48.4
456
265
24.8
252
780
63.3
480
47.7
448
260
24
247
760
62.5
470
46.9
441
255
23.1
243
740
61.8
460
46.1
433
250
22.2
238
720
61
450
45.3
425
245
21.3
233
700
60.1
440
44.5
415
240
20.3
228
690
59.7
430
43.6
405
230
18
680
59.2
420
42.7
397
220
15.7
670
58.8
410
41.8
388
210
13.4
660
58.3
400
40.8
379
200
11
650
57.8
390
39.8
369
190
8.5
640
57.3
380
38.8
360
180
6
630
56.8
370
37.7
350
170
3
620
56.3
360
36.6
341
160
0
610
55.7
350
35.5
331
600
55.2
340
34.4
322
590
54.7
330
33.3
313
580
54.1
320
32.2
303
570
53.6
310
31
294
附录G钢的硬度值换算（续）
表1钢的维氏硬度（HV）与其他硬度和强度的近似换算值a（续）
维
氏
硬
度
布氏硬度
10－mm钢球
3000－kg负荷b
洛氏硬度b
表面洛氏硬度
表面金刚石圆锥压头
肖
氏
硬
度
抗拉强度
（近似值）
Mpa
（1000psi）
维
氏
硬
度
标准
钢球
钨－硬质
合金钢球
A.标尺
60-kg负荷
金刚圆锥压头
标尺
100-kg负荷
金刚圆锥压头
标尺
100-kg负荷
金刚圆锥压头
标尺
100-kg负荷
金刚圆锥压头
15-N
标尺
15－kg
负荷
30-N
标尺
30－kg
负荷
45-N
标尺
45-kg
负荷
HV
HBS
HBW
HRA
HRB
HRC
HRD
HR15N
HR30N
HR45N
HS
σb
HV
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
370
360
350
340
330
320
310
300
295
290
285
280
275
270
265
260
255
250
245
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
95
90
85
350
341
331
322
313
303
294
284
280
275
270
265
261
256
252
247
243
238
233
228
219
209
200
190
181
171
162
152
143
133
124
114
105
95
90
86
81
350
341
331
322
313
303
294
284
280
275
270
265
261
256
252
247
243
238
233
228
219
209
200
190
181
171
162
152
143
133
124
114
105
95
90
86
81
69.2
68.7
68.1
67.6
67.0
66.4
65.8
65.2
65.8
64.5
64.2
63.8
63.5
63.1
62.7
62.4
62.0
61.6
61.2
60.7
－
－
－
－
－
－
－
－
－
―
―
－
－
－
－
－
－
－
（109.0）
－
（108.0）
－
（107.0）
－
（105.5）
－
（104.5）
－
（103.5）
－
（102.0）
－
（101.0）
－
99.5
－
98.1
96.7
95.0
93.4
91.5
89.5
87.1
85.0
81.7
78.7
75.0
71.2
66.7
62.3
56.2
52.0
48.0
41.0
37.7
36.6
35.5
34.4
33.3
32.3
31.0
29.8
29.2
28.5
27.8
27.1
26.4
25.6
24.8
24.0
23.1
22.2
21.3
20.3
（18.0）
（15.7）
（13.4）
（11.0）
（8.5）
（6.0）
（3.0）
（0.0）
－
－
－
－
－
－
－
－
－
53.6
52.8
51.9
51.1
50.2
49.4
48.4
47.5
47.1
46.5
46.0
45.3
44.9
44.3
43.7
43.1
42.2
41.7
41.1
40.3
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
79.2
78.6
78.0
77.4
76.8
76.2
75.6
74.9
74.6
74.2
73.8
73.4
73.0
72.6
72.1
71.6
71.1
70.6
70.1
69.6
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
57.4
56.4
55.4
54.4
53.6
52.3
51.3
50.2
49.7
49.0
48.4
47.8
47.2
46.4
45.7
45.0
44.2
43.4
42.5
41.7
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
40.4
39.1
37.8
36.5
35.2
33.9
32.5
31.1
30.4
29.5
28.7
27.9
27.1
26.2
25.2
24.3
23.2
22.2
21.1
19.9
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
50
－
47
－
45
－
42
－
41
－
40
－
38
－
37
－36
－
34
33
32
30
29
28
26
25
24
22
21
20
－
－
－
－
－
－
1170（170）
1130（164）
1095（159）
1070（155）
1035（150）
1005（146）
980（142）
950（138）
935（136）
915（133）
905（131）
890（129）
875（127）
855（124）
840（122）
825（120）
805（117）
795（115）
780（113）
765（111）
730（106）
695（101）
670（97）
635（92）
605（88）
580（84）
545（79）
515（75）
490（71）
455（66）
425（62）
390（57）
－
－
－
－
－
370
360
350
340
330
320
310
300
295
290
285
280
275
270
265
260
255
250
245
240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
95
90
85
a）在本表中用黑体字表示的值与按ASTM－E140表1的硬度转换值一致，由相应的SAE－ASM－ASTM
联合会列出的。
b）括号里的数值是超出范围的，只是提供参考。
利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度
在生产现场，由于受检测仪器的限制，经常使用布氏硬度计测量大型淬火件的硬度。
如果想知道该工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先测量出布氏硬度值，然后根据换算表，查出相对应的洛氏硬度值，这种方式显然有些繁琐。
那么，能否根据布氏硬度计的压痕直径，直接计算出工件的洛氏硬度值呢？
答案当然是肯定的。
根据布氏硬度和洛氏硬度换算表，可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式：
HRC=（479-100D）/4，其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。
该公式计算出的值与换算值的误差在0.5～-1范围内，该公式在现场用起来十分方便，您不妨试一试。
附录：
金属工艺学
金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科.
主要内容:
1常用金属材料性能
2各种工艺方法本身的规律性及应用.
3金属机件的加工工艺过程、结构工艺性。
热加工：
金属材料、铸造、压力加工、焊接
目的、任务：
使学生了解常用金属材料的性质及其加工工艺的基础知识，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和制造方面的工作奠定必要的金属工艺学的基础。
[以综合为基础，通过综合形成能力]
第一篇金属材料
第一章金属材料的主要性能
两大类：
1使用性能：
机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
包括：
机械性能、物理、化学性能
2工艺性能：
铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。
第一节金属材料的机械性能
指力学性能---受外力作用反映出来的性能。
一弹性和塑性：
1弹性：
金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。
力和变形同时存在、同时消失。
如弹簧：
弹簧靠弹性工作。
2塑性：
金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。
（金属之间的连续性没破坏）
塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。
塑性变形：
在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。
3拉伸图
金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。
以低碳钢为例
σb
σk
σs
σe
ε（Δl）
将金属材料制成标准式样。
在材料试验机上对试件轴向施加
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