硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力,是钢材的重要性能指标。硬度测试简便快速,且与其他性能有一定相关性,所以在生产和验收中应用广泛。常用的硬度指标有布氏、洛氏和维氏三种。
布氏硬度用HB表示,测试原理是用一定直径的硬质合金球,在规定载荷下压入材料表面,测量压痕直径,计算压痕表面积上的平均压力。布氏硬度的压痕较大,代表性好,适合测量组织不均匀的材料,比如铸铁、退火钢材。缺点是压痕大,不适合成品件和薄件。
洛氏硬度用HR表示,原理是用金刚石圆锥或者钢球压头,先加初载荷再加主载荷,测量压痕深度的增量。洛氏硬度有多个标尺,比如HRA、HRB、HRC,分别适用于不同硬度范围的材料。它的优点是操作简便、压痕小、可直接读数,适合成品检验和热处理后的硬度检测。高硬度材料常用HRC标尺。
维氏硬度用HV表示,使用正四棱锥金刚石压头,测量压痕对角线长度。它的优点是测量范围宽,从很软到很硬的材料都能测,精度高。缺点是测量过程相对繁琐,需要显微镜测量压痕。常用于薄层、表面处理层和显微组织硬度的测定。
三种硬度之间没有精确的换算关系,但有近似的对照表可供参考。在需要对比时,要通过对照表换算,不能直接比较数值。
硬度与强度的关系:对于钢材,硬度与抗拉强度之间存在近似的对应关系,可以通过硬度值粗略估算强度。这个关系在工业现场很实用,比如在不能破坏取样的情况下,用便携式硬度计进行初步判断。但要注意这只是近似关系,精确数据仍需通过拉伸试验获得。
采购和验收中的意义:对于工具钢、轴承钢、热处理零件等,硬度是关键的验收指标。合同中要明确硬度指标的类型、测试方法和合格范围,避免因为标尺不同产生误解。