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各种金属硬度适应的范围

日期：2024-05-05 07:50
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摘要：
各种金属硬度适应的范围
如果把硬度比做一个由低到高的线段，那么每个硬度指标都有它所对应的范围。见下图
如图所示，维氏硬度的适应范围*宽，维氏硬度的定义决定了它能够覆盖了金属所有的硬度范围。布氏硬度主要用在测量较软的金属硬度上，洛氏硬度主要用在较硬的金属的硬度测试上。对于动载荷（试验力）的里氏硬度，其主要适应于中等硬度范围。
2.1.3各种硬度标尺的载荷（试验力）
洛氏（含表面洛氏）硬度标尺的载荷（试验力）为：15——150kg
布氏硬度标尺的载荷（试验力）为：15.6——3000kg（ISO标准还有更小的载荷（试验力））
维氏（含显微维氏及努氏）硬度标尺的载荷（试验力）为：0.001——100kg
           选择硬度标尺的原则
在实际应用中，一般应遵照“宁大勿小”的原则来制定硬度标尺，这个原则包括以下意义：
l      载荷（试验力）：宁大勿小
l      压头：宁大勿小
为什么应该这样选择硬度标尺那？我们知道，载荷（试验力）越大，压入的深度就越大，对样品的表面粗糙度要求就越低；压头尺寸越大，对组织局部的不均匀性的敏感度就越低，反映材料综合硬度指标的真实性就越高。所以，在选择硬度标尺时，应该尽可能地采用大载荷（试验力），同时，应该选择大尺寸的压头。
当然，在实际工作中，由于材料的硬度、材料厚度及大小等原因，使得在制定工艺时不可能都采用“宁大勿小”的原则，而是应该在该原则的基础上，充分考虑多种因素，选择适合的硬度标尺。怎样去解决这些问题，我们将在以下的内容中加以讨论。
           材料的成分及热处理工艺对选择硬度标尺的影响
我们知道，不同的硬度标尺，适应不同的硬度范围。而金属（这里主要是指Fe-C合金，以下同）经过热加工后的硬度是由金属材料的成分及热处理工艺决定的。不同的碳含量，在相同的热处理工艺下，*终得到的硬度完全不同；相同的碳含量，在不同的热处理工艺下，*终得到的硬度也完全不同。
根据金属材料成分及热处理工艺对硬度的影响，推荐选择的硬度标尺，见下表：
 
热处理工艺
退火
正火
淬火+回火
表面热处理
低碳钢
HB30，HRB
HB30，HRC
HRC
HRW，HV
中碳钢
HRB，HRC
HRC
HRC
HRT，HV
高碳钢
HRC
HRC
HRC，HRA
HRN，HV
高合金中碳钢
HRC
HRC
HRC
HRN，HV
高合金高碳钢
HRC
HRC，HRA
HRA，HRC
HRN，HV
铸铁
HB30
HB30
/
HV
硬质合金
HRC，HRA
HRA，HRC
HRA，HV
HV
 
           材料的组织均匀性对选择硬度标尺的影响
锻造件的组织均匀性要好于铸造件，宏观硬度也大于铸铁件，所以在选择硬度标尺时，锻造件基本都采用洛氏硬度，而铸造件为了克服组织的不均匀性，通常都采用布氏硬度标尺。
当然，如果要测量铸造件的微观组织的硬度，应该采用维氏硬度。这点将在以下的内容中予以叙述。
           样品的尺寸对选择硬度标尺的影响
样品的尺寸对选择硬度标尺非常重要。一般来说，样品越小，硬度标尺的载荷（试验力）就应该越小。
对于非常薄的样品以及表面热处理（包括化学热处理和感应淬火等）的样品，按照硬度标准的规定，样品的*小可测量厚度应该大于压痕深度的8倍。所以，我们在选择硬度标尺的时候，根据被测部位的厚度来选择相应的载荷（试验力），相应的对应表如下：
Minimum thickness in millimiters ofspecimens
Rockwell
Load Kp
HRC
20
30
40
50
60
70
15
0.41
0.33
0.26
0.19
0.14
0.09
30
0.69
0.58
0.47
0.36
0.26
0.17
45
0.91
0.77
0.63
0.50
0.37
0.25
80
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
150
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
 
Minimum thickness in millimiters ofspecimens
Vickers
Load Kp
HV
20
50
100
200
300
400
600
800
1000
0.2
0.19
0.12
0.09
0.06
0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
1
0.43
0.28
0.19
0.14
0.12
0.10
0.08
0.07
0.06
2
0.62
0.39
0.28
0.19
0.16
0.14
0.12
0.10
0.09
5
1.00
0.62
0.44
0.31
0.25
0.22
0.18
0.15
0.14
10
1.40
0.87
0.62
0.43
0.36
0.31
0.25
0.22
0.19
 
Minimum thickness in millimiters ofspecimens
Brinell  
BallDiam
Load Kp
HB
mm
40
60
80
100
150
200
300
400
500
2.5
187.5
HB/30
　
2.40
1.60
1.20
0.80
0.60
0.48
5
125
2.0
1.3
1.0
0.80
0.53
　
　
HB 5
10
1000
8.0
5.3
4.0
3.20
2.10
1.60
　
HB 10
10
3000
HB/30
　
9.60
6.30
4.80
3.20
2.40
1.90
当然，根据“宁大勿小” 的原则，我们在选择硬度标尺的时候，应根据以上表格来尽可能地选取较大的载荷（试验力）和压头。
           样品表面加工余量对选择硬度标尺的影响
我们知道，任何硬度计都必须要在样品表面压出压痕。载荷（试验力）越大，压痕越深。
对于加工余量少的样品，一般采用载荷（试验力）较小的表面洛氏或维氏硬度标尺。
对于加工余量大的毛坯件，一般采用载荷（试验力）较大的布氏硬度标尺。
           样品表面粗糙度对选择硬度标尺的影响
载荷（试验力）越小的硬度标尺，对样品表面粗糙度的要求就越高，载荷（试验力）越大，对样品表面粗糙度的要求就越低。反过来，如果样品表面的粗糙度较低，我们一般采用较大载荷（试验力）的硬度标尺来测试样品的硬度。
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