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材料性能学 第5章 材料的硬度 5.1 硬度的意义及试验方法 5.2 布氏硬度(Brinell Hardness） 5.3 洛氏硬度（Rockwell Hardness） 5.4 维氏硬度（ Vickers Hardness） 5.5 显微硬度 5.6 其它硬度 5.1 硬度的意义及试验方法 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） 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。 5.3 洛氏硬度（Rockwell Hardness）： 1、原理： （1919年，美国Rockwell ） 金刚石压头k=0.2， 钢球压头k=0.26。 5.4 维氏硬度（ Vickers Hardness） HB：小于450HB（650HB） HR：不同标尺，不能直接换算。 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。 努氏硬度（Knoop）： 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）。 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。 2、肖氏硬度KS-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KS; 回跳越高，KS越高，存储的弹性能越高。 应用： 大型构件、铸件、锻件： 轧辊、机床导轨曲轴、特大型齿轮等。 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. 4. 邵氏硬度：橡胶、塑料。 谢谢！ * * 付 华 石家庄铁道大学 硬度：表征材料软硬程度的一种力学性能。 加载方式 压入法 动载：（回跳法）肖氏硬度， 超声波硬度， 锤击式布氏硬度。 静载：布氏HB、洛氏HR、 维氏HV等。 刻划法 莫氏硬度顺序法， 挫刀法 硬度： 材料表面上小体积内抵抗变形或破裂的能力。 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。 5.2 布氏硬度（Brinell Hardness） HB↑→材料越硬。 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。 (kgf/mm2) 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 ②对同一材料，如何保证不同的D和F下， 布氏硬度相同？ 压痕几何相似条件 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 3、HB的特点及应用： 优点： 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。 缺点： 适合材料： 灰铸铁，轴承合金等 （粗大晶粒和组织）。 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）。 圆锥角α=120°的金刚石圆锥或淬火钢球压头，压入材料表面，测压痕深度h； h越大，硬度值越低，用常数k减去h后，每0.002mm为一硬度单位→→洛氏硬度HR（可直接读出）。 加载方法： 初载F1：100N →→h1(表盘指针为0）; （消除表面轻微不平的影响） →主载荷F2 →→h2（弹性+塑变） 卸主载→→弹性h3回复，残余压痕深度h。 压头+载荷组合→不同软硬的材料（表2-3） HRA、HRB、HRC、HRD……H，HRK 表面洛氏硬度： （表2-4） HR15N， HR30N， HR45N， 2、HR的特点及应用： 优点： 压痕小，代表性差， 数据分散（组织粗