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硬度的单位

阅读： 发布时间：2018-01-24

各式硬度单位的表示
硬度－－是衡量材料软硬程度的一个性能指标。它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。常用的是静负荷压入法硬度试验，即洛氏硬度(HRA/HRB/HRC)、布氏硬度(HB)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。
布氏硬度-HB
布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：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)。
洛氏硬度-HR
洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。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，如铸铁
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
维氏硬度-HV
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，即为维氏硬度值(HV)。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷1.961～49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷小于1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
肖氏硬度-HS
肖氏硬度试验是一种动载试验法其原理是将具有一定质量的带有金刚石或合金钢球的重锤从一定高度落向试样表面根据重锤回跳的高度来表征测量硬度值大小。符号为HS。重锤回跳得越高表面测量越硬。A90属金刚钻的硬度、D45属淬火钢的硬度。
邵氏硬度-HA/HD
具有一定形状的钢制压针﹐在试验力作用下垂直压入试样表面﹐当压足表面与试样表面完全贴合时﹐压针面相对压足平面有一定的伸出长度L(即压针扎进被测物的深度)，以L值的大小来表征邵氏硬度的大小，L值越大﹐表示邵尔硬度越低﹐反之越高。我国在这方面标准采用HA和HD两种，其中HA为较软橡胶类硬度参数(采用35度锥角的压针)，HD为较硬的橡胶或塑料硬度参数(采用30度锥角的压针)。
计算公式为HA=100-L/0.025和HD=100-L/0.025。
需要指出，有的塑料硬度很高，如“赛钢”(可做成齿轮等耐磨件)，并不适合于用邵氏硬度计来测硬度。
铅笔硬度-6H/5H/4H/3H/2H/H/HB/B/2B/3B/4B/5B/6B
这是用于涂层硬度的检测，为将一支铅笔以45度夹在“小车”上，加载7.5牛顿力，让其在涂层上滑动，根据铅笔的硬度和涂层上的划痕来判断涂层的硬度。
硬度试验是机械性能试验中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。
金刚石是碳在高温高压条件下的结晶体，是自然界硬的矿物。其名称来源于希腊文“Adamas”，意为坚硬。
硬度是物体对外力侵入所表现的抵抗能力，也可以理解为在固体表面产生局部形变所需要的能量。根据作用方式不同，硬度可分为刻划硬度和压入硬度。刻划硬度反映的是被测试物体对抗另一硬物体刻划得能力。莫氏（Mohs）硬度是一种在矿物学上广泛应用的刻划硬度，以10种具有不用硬度的矿物为标准，1.滑石，2.石膏，3.方解石，4.萤石，5.磷灰石，6.正长石，7.α-石英，8.黄晶，9.刚玉，10.金刚石。莫氏硬度在应用于磨料硬度时，又被扩展，为15个等级，1.滑石，2.石膏，3.方解石，4.萤石，5.磷灰石，6.正长石，7.水晶，8.石英，9.黄晶，10.石榴石，11.熔融锆氧，12.熔融矾土，13.碳化硅，14.碳化硼，15.金刚石。
显微硬度是一种压入硬度，反映被测试物体对抗另一硬物体压入的能力，单位为MPa或者kg/mm2(2是平方)维氏显微硬度是用对角为130度的金刚石四棱锥做压入头按公式HV=18.18*P/d(P荷重，d凹坑对角线长度），金刚石的显微硬度为78500MPa（8000kg/mm2(2是平方)）。
影响硬度的主要因素有：晶体结构中质点间的联合力，原子晶格键合力很强，金刚石、碳化硼、氮化硼、碳化硅就属于这种，离子键合力也不差，刚玉就属于这种。晶型、堆积密度等。
金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为1.54(10-10m）。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
另外还有别的资料说：金刚石莫氏硬度为10，显微硬度为98 654.9MPa（100060kg/mm2），硬度大于石英的1000倍，大于刚玉的150倍。矿物性脆，贝壳状或参差状断口，在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开，具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。
还有的资料说，硬的是由碳元素的同位素碳14所组成的金刚石是硬的。
硬度10是莫氏硬度