生活中，大家經(jīng)常接觸到2B鉛筆，時(shí)而互相調(diào)侃。鉛筆其實(shí)除了2B，還有HB等等。學(xué)工科以后就會(huì)去猜想：這個(gè)2B到底是什么意思？

作為一個(gè)理論力學(xué)剛好及格出頭的小編，直觀的思維就是：硬度。想當(dāng)年物理老師還告訴我們，軟的是滑石、石墨，比較硬的有鉑金啊，鋼鐵，硬的那些就是很貴很貴各種高大上的寶石，水晶、剛玉、鉆石。其實(shí)這個(gè)就是“莫氏硬度”。 

莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)，分成十個(gè)等級(jí)。

說(shuō)回到鉛筆，鉛筆中：B=BLACK（黑度），H=HARD（硬度），B數(shù)越多鉛筆就越黑越軟，H數(shù)越多就越硬顏色越淺。鉛筆硬度等級(jí)排序：10B、9B、8B、7B、6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H、10H。10B最軟墨最深，10H最硬墨最淺。所以它不是莫氏硬度。

 

　?。ǔ读诉@么多，其實(shí)就想引出今天的話題：硬度。凹死小編了，看在這么辛苦的份上怎么也在文章末尾點(diǎn)一下大拇指吧?。?/span>

 

　　一、什么是硬度

 

金屬重要的性質(zhì)之一是硬度。鐵釘子可以釘入木頭是因?yàn)殍F比木頭硬。將另一物體向某一物體表面壓入時(shí)，該物體的抵抗能力就是硬度。

二、常見的硬度

 

　　在硬度檢測(cè)中，我們經(jīng)常會(huì)看到布氏、洛氏、維氏這些詞語(yǔ)。它們是什么意思呢？小編現(xiàn)在慢慢向您說(shuō)來(lái)......

　　我們知道硬度是當(dāng)一個(gè)物體向某一物體壓入時(shí)，該物體的抵抗能力。那么科學(xué)家們就根據(jù)這個(gè)原理將測(cè)試分為兩大類：劃痕硬度和壓入硬度。

 

所謂的劃痕硬度，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是用不同硬度的鉛筆劃待測(cè)物體表面。

壓入硬度是將某種材質(zhì)、形狀的壓頭以一定的負(fù)載和速度壓入待測(cè)物體，然后根據(jù)壓痕的面積、大小或者深度來(lái)計(jì)算。其中壓入硬度根據(jù)壓入速度不一樣分為靜載壓入硬度和動(dòng)載壓入硬度（也叫回跳硬度）。

金屬硬度大多屬于靜載壓入硬度。

 

三、常見的壓入硬度（布氏、洛氏、維氏）

布氏硬度

用一定直徑（D）的硬質(zhì)合金球體壓頭，以相應(yīng)的載荷F（kgf或N）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間（T）后卸載。布氏硬度的定義即為試驗(yàn)力F除以壓痕球形表面積（S）所得的商。

計(jì)算公式：

注：

①HBS表示壓頭為淬硬鋼球，用于測(cè)定布氏硬度值在450以下的材料，如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。

②HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金，用于測(cè)定布氏硬度值在650以下的材料。

③適用于鑄鐵、非鐵合金，各種退火、調(diào)質(zhì)鋼材。

洛氏硬度

樣件特別硬時(shí)，布氏硬度無(wú)法提供準(zhǔn)確試驗(yàn)。洛氏硬度就登場(chǎng)了。

試驗(yàn)的原理是在初始載荷和載荷先后作用下，將金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸載，用增加的壓痕深度來(lái)計(jì)算。

計(jì)算公式： HR=k—h/0.002。當(dāng)壓頭為金剛石時(shí)，k=100；當(dāng)壓頭為淬火鋼球時(shí)，k=130。

對(duì)于洛氏硬度，優(yōu)點(diǎn)是壓痕小不損壞工件，操作簡(jiǎn)便適合批量檢測(cè)。缺點(diǎn)也在于壓痕小，試驗(yàn)值較分散，易引起操作誤差。

注：

①HRA是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：硬質(zhì)合金。

②HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：軟鋼、有色金屬、退火鋼、 鑄鐵等。

③HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度較高的材料。例如：淬火鋼等。

④因?yàn)槁迨蠝y(cè)量是壓痕深度，所以樣品的粗糙度Ra≦0.8um。

⑤對(duì)試樣的厚度H要求不小于壓痕深度的h的10倍。

維氏硬度

為了從軟到硬的各種金屬材料用一個(gè)壓頭來(lái)測(cè)得連續(xù)一致的硬度標(biāo)度，就產(chǎn)生了維氏硬度測(cè)量法。

維氏硬度的試驗(yàn)原理與布氏硬度相同，也是根據(jù)壓痕單應(yīng)面積所承受的試駐力來(lái)計(jì)算硬度值。維氏硬度用夾角136度的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力F（0.5、1、2、5、10、20、50kg力）壓入試樣表面，測(cè)出壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d，計(jì)算得到壓痕表面積，用F/S比值衡量硬度大小。

計(jì)算公式：HV=1.8544P/L2

注：

① 表示方法：在HV前面寫硬度值，HV后面按順序?qū)懺囼?yàn)力(用kgf表示)和試驗(yàn)力保持時(shí)間(用s表示)，一般保持時(shí)間為l0～15s的，可不注明時(shí)間。例如640HV30/20，表示用30kg持時(shí)間為20s條件下測(cè)得的硬度值為640。

四、硬度之間的關(guān)系

對(duì)于壓入硬度中的布氏、洛氏和維氏硬度來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累工程師們已經(jīng)把它和與靜強(qiáng)度指標(biāo)(抗拉強(qiáng)度)建立了經(jīng)驗(yàn)換算關(guān)系。

 

　　1.努氏硬度與維氏硬度的換算

　　(1)以相同硬度的物體對(duì)努氏維氏兩種壓頭具有相等的抗力為依據(jù)，分別對(duì)維氏努氏兩種壓頭在加載荷下的應(yīng)力進(jìn)行推導(dǎo)，再根據(jù)σ_HK=σ_HV得出：HV=0.968HK。本公式是在低載荷下測(cè)得，誤差比較大。此外在硬度值大于HV900時(shí)此公式誤差很大，失去參考價(jià)值。

 

　　(2)經(jīng)過(guò)推導(dǎo)與修正提出努氏硬度與維氏硬度的換算公式為

經(jīng)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證，該公式的相對(duì)換算誤差為0.75%，具有較高的參考價(jià)值。

 

　　2.洛氏硬度與維氏硬度的換算

　　(1)對(duì)Hans·Qvarnstorm提出的The Qvarnstorm換算公式

進(jìn)行修正后得出洛氏硬度與維氏硬度的換算公式為：

此公式用我國(guó)公布的黑色金屬硬度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，其HRC誤差基本上在±0.4HRC 范圍內(nèi)，其誤差也僅±0.9HRC，計(jì)算的HV誤差為±15HV。

 

　　(2)根據(jù)不同壓頭所受應(yīng)力σ_HRC=σ_HV，通過(guò)對(duì)洛氏硬度與維氏硬度壓痕深度關(guān)系曲線的分析得出公式

本公式與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)換算值對(duì)照,換算式計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值之誤差為±0.1HRC。

 

　　(3)根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用線性回歸的方法對(duì)洛氏硬度與維氏硬度的換算進(jìn)行探討，得出公式：

本公式使用范圍小，誤差較大，但計(jì)算簡(jiǎn)便，在對(duì)精度要求不高時(shí)可以使用。

 

　　3.洛氏硬度與布氏硬度的換算

　　(1)對(duì)布氏壓痕和洛氏壓痕深度關(guān)系進(jìn)行分析，根據(jù)壓頭的應(yīng)力σ_HRC=σ_HB得出換算公式

計(jì)算結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值對(duì)照，換算式計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值之誤差為±0.1HRC。

 

　　(2)根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用線性回歸法得到公式

公式誤差偏大，使用范圍偏小，但計(jì)算簡(jiǎn)便，在對(duì)精度要求不高的情況下可以使用。

 

　　4.布氏硬度與維氏硬度的換算

　　布氏硬度與維氏硬度的關(guān)系，同樣根據(jù)σ_HB=σ_HV得出公式

此公式換算結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)換算值對(duì)照，換算誤差為±2HV。

 

　　5.努氏硬度與洛氏硬度的換算

　　因?yàn)榕嫌捕扰c洛氏硬度的對(duì)應(yīng)曲線類似于拋物線，故由曲線得出近似的換算公式為

　此公式比較精確，可以作為使用參考。

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