FH5-硬度

H=100- L/0.025 HA：针尖Ф7.9mm 。 HD：针尖Ф0.2mm. HC：圆球. A型：软塑料/橡胶/毡/皮革/打印胶辊； D 型：硬塑料和硬橡胶的硬度， 地板材料，保龄球等。 C型：泡沫材料和海绵等软性材料；
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谢谢！
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一、填空题
1. 硬度表征材料的软硬程度，材料表面上不大体 积内抵抗变形或破裂的能力。 2. 常用硬度试验方法有 布氏硬度、洛氏硬度 和 维氏硬度 等。 3. 测45钢调质后的硬度，可选用洛氏硬度、 维 氏 硬度实验方法。 4. 要鉴别淬火钢中马氏体组织的硬度，可用 显 微维氏硬度、显微努氏 硬度实验方法， 5. 测量灰铸铁的硬度，可用 布氏硬度 硬度实验 方法。 6. 石膏和金刚石的硬度可用莫氏硬度 表示。 7. 测橡胶垫的硬度可用 邵氏硬度 表示。
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5.1
硬度的意义及试验方法
硬度：表征材料软硬程度的一种力学性能。 加载方式 静载：布氏HB、洛氏HR、 维氏HV等。 压入法 动载：（回跳法）肖氏硬度， 超声波硬度， 锤击式布氏硬度。 刻划法
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莫氏硬度顺序法， 挫刀法
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硬度： 材料表面上小体积内抵抗变形或破裂的能力。
HB：小于450HB（650HB） HR：不同标尺，不能直接换算。
1、原理
与HB相似，1925年，英国
R.L.Smith和G.E.Sandland提出， 第一台由Vickers公司研制。
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两相对面夹角α为136°的 金刚石四棱锥体压头压入 试样表面， 测量四方锥形压痕的对角 线长度，取平均的值d， 计算压痕面积S， F/S即为硬度值HV。
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二、简答题
今有如下工作需测定硬度，试说明选用何种 硬度实验法为宜。 渗碳层的硬度分布；显微维氏硬度、显微 努氏、表面洛氏硬度 淬火钢；洛氏硬度HRC 灰铸铁；布氏硬度HB 硬质合金；洛氏硬度HRA、维氏硬度
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二、简答题
5. 鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体；显
压痕小， 代表性差； 对角线测 量较麻烦。 不适合： 成批生产检验
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压痕清晰，精度高； 四棱锥压头的压入角恒定，
压痕几何相似，标尺统一。 可测薄件或表面硬化层。 小于450HV时，HV与HB值 大致相等。
适合各类材料：
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5.5 显微硬度
显微维氏硬度：
原理与维氏硬度同； 载荷小：2、5、10、50、100、200g； 压痕d以μm 计算。 HV=1854.4 F/D2
HRK
HRL HRM HRP HRR
150 kgf
60kgf 100 kgf 150 kgf 60kgf 100 kgf 150 kgf
40~100
50~115 50~115
青铜，铍青铜
直径 HRS 1/2” 11:09 钢球 HRV
100~120 轴承合金及其它极软的金属如铝、 锌、铅、锡等，塑料（不适用塑料 50~115 薄膜、泡沫塑料），硬纸板等 15
材料性能学
Properties of Materials
付华
石家庄铁道大学 材料学院 材料科学系
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第5章 材料的硬度 Hardness
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 硬度的意义及试验方法 布氏硬度(Brinell Hardness） 洛氏硬度（Rockwell Hardness） 维氏硬度（ Vickers Hardness） 显微硬度 其它硬度
F F HK 0.102 14.23 2 1.451 2 l l 测长对角线、精确度高； 表面渗层、镀层、淬硬层硬度。 脆性材料：玻璃、玛瑙，红宝石等。
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5.6 其它硬度
1. 莫氏硬度Mohs’ hardness scale ——刻划法
1824年德国矿物学家莫斯 (Frederich Mohs)提出。 陶瓷、矿物材料； 只表示硬度从小→大的顺 序；（10、15级）。
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3、HB的特点及应用： 优点： 缺点：
压痕大，不宜成品检验。 更换压头和载荷F； d的侧量较麻烦。
压痕面积较大，反映
组成相的平均性能； 数据稳定，重复性高。
适合材料： 灰铸铁，轴承合金等
（粗大晶粒和组织）。
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不适合： 要求高的表面； 薄壁零件； 表面硬化层等。 （影响表面质量和性能）。
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应用：
大型构件、铸件、锻件： 轧辊、机床导轨曲轴、特大型齿轮等。
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3. 里氏硬度（Leeb）：
瑞士狄尔马· 里伯（Leeb）博士 WC球头冲击试件表面，撞击后 的反弹速度不同。 冲头在距试样表面1mm处的 回弹速度与冲击速度的比值.
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4. 邵氏硬度：橡胶、塑料。
②对同一材料，如何保证不同的D和F下， 布氏硬度相同？
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压痕几何相似条件
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压痕几何相似条件：
不同载荷下，得到相同的硬度值，要求 压入角φ相等。
φ为常数→ →F/D2为常数。
F/D2为： （表2-2） 30、15、10、5、2.5、1.25、1 (7种) φ（280～740）,d≈0.24～0.6D
特点： 设备简单，操作方便 →检验工件质量； 压痕小，无损检测 →检验成品。
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5.2 布氏硬度（Brinell Hardness）
1、原理：1900年，瑞典J.B.Brinell工程师 直径D的淬火钢球（硬质合金球） 在一定大小的载荷（Kgf）作用下 压入试样表面，保持一定时间，御 载后测量表面残留压痕直径d （mm），→→计算压痕面积S， 单位压痕面积的平均压力为布氏硬 度HB。
HB↑→材料越硬。 (kgf/mm2)
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2、表示方法：
硬度值+符号HBS（HBW）+钢球直径/载荷/时间 （10～15S不标注）
淬火钢球 HBS （硬质合金球 HBW ） HBS=（≤450） HBW（450～650）
280HBS10/3000/30 500 HBW5/750
①材料不同，厚薄不同→→→载荷、钢球大小不同
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标尺 HRA
压头
硬度 力（初始 表5-2 洛氏硬度测量标尺及选用 10kgf） 范围 60kgf 20~88
用途 硬质合金，浅表面硬化钢
HRD
HRC HRF HRB HRG HRH HRE
金刚石
100 kgf
150 kgf 60kgf 100 kgf 150 kgf 60kgf 100 kgf
3.5～4.5
3.5～4.5 5.6～6
2.98～3.48
3.96 3.2～3.6
普通角闪石
复杂的硅酸盐
Ca2[FeAl]3[SiO4][Si2O7]O（OH） 复杂的硅酸盐
5.5～6
6～6.5 2～2.5
3.1～3.3
3.05～3.38 2.6～2.8
绿帘石 绿泥石
蛇纹石
磁铁矿 11:09 黄铁矿Mg6[Si4O10]（OH源自8FeFe2O4 FeS2
2.5～3.5
5.5～6.5 6～6.5
2.5～2.7
5.175
25 4.9～5.2
2、肖氏硬度HS-动载压力法
1906年，美国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。 金刚石、硬质合金钢球从一定高度落向试样表面， 依回跳的高度表征材料硬度HS; 回跳越高，HS越高，存储的弹性能越高。 特点： ①相同E的材料的HS才能比较。 ②手提式，使用方便； ③测量精度低。
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当鉴定硬度时, 如无莫氏硬度 计, 可用其他东西代替； 小刀：硬度约为5.5； 铜币：约为3.5至4； 指甲：约为2至3； 玻璃：硬度为6。
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矿物
化学成分
F HV 1.8544 2 d
(kgf/mm2)
F HV 0.1891 2 d
当载荷单位为N时，
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2 . 表示： 硬度值+HV+载荷/持续时间
640HV30/20
载荷6种：5、10、20、30、50、100kgf 尽量选大载荷→减少对角线长度的误差。
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3. HV的特点及应用： 优点： 缺点：
40~77
20~70 60~100 20~100 30~94 80~100 58~100
中等表面硬化钢，P可锻铸铁
淬火钢，调质钢，硬铸钢等 退火铜合金，软质薄板合金 铜合金，软钢，铝合金 可锻铁，铜-镍-锌合金 铝，锌，铅等 铸铁，铝及镁合金，轴承合金
直径 1/16” 钢球 直径 1/8” 钢球 直径 1/4” 钢球
特点：
压痕极微小，不损坏试样。 试样为金相试样。 灵敏度高。
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应用：
研究表面层。 组成相（组织） 的硬度，研究组织 与性能的关系。
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努氏硬度（Knoop）：
①压头：两对角面夹角130°, 172.5°四棱锥金刚石压头； 压痕：长、短对角线长度比为7： 11的棱形压痕。 ②硬度值：F/压痕投影面积。
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一、填空
1. 硬度表征材料的 。 2. 常用硬度试验方法有 、 和 等。 3. 测45钢调质后的硬度，可选用 硬度实 验方法。 4. 要鉴别淬火钢中马氏体组织的硬度，可用 硬度实验方法， 5. 测量灰铸铁的硬度，可用 硬度实验 方法。 6. 石膏和金刚石的硬度可用 表示。 7. 测橡胶垫的硬度可用 表示。