硬度測試
所謂硬度，就是材料抵抗更硬物壓入其表面的能力。根據試驗方法和適應範圍的不同，硬度單位可分為布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、顯微維氏硬度等許多種，不同的單位有不同的測試方法，適用於不同特性的材料或場合。
基本資訊
中文名
外文名
hardness test
定義
材料抵抗更硬物壓入其表面的能力
硬度單位
布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度等
適用於
不同特性的材料或場合
學科
材料學
測試特點
硬度測試是檢測材料效能的重要指標之一，也是最快速最經濟的試驗方法之一。之所以能成為力學效能試驗的常用方法， 是因為硬度測試能反映出材料在化學成分、組織結構和處理工藝上的差異。常被作為監督手段應用於各行各業。例如在鋼鐵材料中，當馬氏體形成時，由於溶入過飽和的碳原子而增大了晶格畸變，增加了錯位密度，從而顯著降低了塑性變形能力，這就是馬氏體高硬度的原因。顯然含碳量越高這種畸變程度就越大，則硬度也越高，不同含碳量的鋼在淬火後，硬度值與馬氏體量及其含碳量間在很大範圍內有很好的對應關係，淬火鋼回火後的硬度取決於回火溫度及保溫時間。回火溫度越高，保溫時間越長，硬度越低。因此可以利用硬度試驗來研究鋼的相變和作為檢測鋼鐵熱處理效應的手段。
測試方法
金屬洛氏
測試原理
將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質合金球）分兩個步驟壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除主試驗力，測量在初試驗力下的殘餘壓痕深度h，根據h值及常數N和S計算洛氏硬度。
術語及定義
洛氏硬度=N-h/S；
初始試驗力-------試驗時預載入試驗力。
主試驗力-------使測量樣品產生殘餘壓痕的載入。
總試驗力-------初始試驗力加上主試驗力。
測試程式
洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化範圍內進行，因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗一般規定在10～35℃的室溫進行。試樣應平穩地放置在剛性支承物上，並使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無衝擊和振動的情況下施加試驗力，初試驗力保持不應超過3秒。將測在不小於1s且不大於8s的時間內，從初試驗力增加到總試驗力，並保持4s±2s，然後卸除主試驗力，保持初試驗力，經過短暫穩定後，進行讀數。為了讀數準確，在試驗過程中，硬度計應避免受到任何衝擊和震動。
在多處取值時，兩相鄰壓痕中心間距離至少應為壓痕直徑的 4倍，但不得小於2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應為壓痕直徑的2.5倍， 但不得小於1mm。
金屬布氏
對一定直徑的硬質合金球施加試驗力壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度與試驗力除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形，其半徑是壓頭球直徑的二分之一。
試驗力——試驗時所用的負載。
壓痕平均直徑——兩相互垂直方向測量的壓痕直徑的算術平均值。
球直徑——壓頭中硬質合金球的直徑。
一般試驗在10～35℃的室溫進行即可，如果有對溫度要求嚴格的試驗（視乎材料對溫度的敏感性），試驗溫度應為23℃±5℃。
試驗力的選擇應保證壓痕直徑在0.24D～0.6D之間。試驗力－壓頭球直徑的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）應根據材料和硬度值選擇。
為了保證在儘可能大的有代表性的試樣區域試驗，應儘可能選取大直徑的壓頭；當試樣尺寸允許時，應優先使用直徑為10mm的球壓頭進行試驗。
使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有衝擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。
試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。
任一壓痕中心距試樣邊緣距離，至少為壓痕平均直徑的2.5倍。相鄰壓痕中心間的距離至少為壓痕直徑的3倍。應在兩相互垂直方向測量壓痕直徑，用兩個讀數的平均值計算布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值）
布氏硬度試驗範圍上限不大於650HBW 。
金屬維氏
將頂部兩相對面具有規定角度的正四稜錐體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規定時間後，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視為具有正方形基面並與壓頭角度相同的理想形狀。
試驗力------試驗時所用的負載。
壓痕對角線------解除安裝後，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。
壓頭夾角------壓頭頂部兩相對面的夾角。
試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有衝擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，直至試樣不再發生塑性變形，但誤差應在±2秒。應測量壓痕兩條對角線長度，用其算術平均值或透過查表得到硬度值。放大系統應能將對角線放大到視場的25%～75%。
顯微維氏
壓痕對角線——解除安裝後，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。
壓頭夾角——壓頭頂部兩相對面的夾角。
試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有衝擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。保持試驗力的時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。
硬度測試
所謂硬度，就是材料抵抗更硬物壓入其表面的能力。根據試驗方法和適應範圍的不同，硬度單位可分為布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、顯微維氏硬度等許多種，不同的單位有不同的測試方法，適用於不同特性的材料或場合。
基本資訊
中文名
硬度測試
外文名
hardness test
定義
材料抵抗更硬物壓入其表面的能力
硬度單位
布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度等
適用於
不同特性的材料或場合
學科
材料學
測試特點
硬度測試是檢測材料效能的重要指標之一，也是最快速最經濟的試驗方法之一。之所以能成為力學效能試驗的常用方法， 是因為硬度測試能反映出材料在化學成分、組織結構和處理工藝上的差異。常被作為監督手段應用於各行各業。例如在鋼鐵材料中，當馬氏體形成時，由於溶入過飽和的碳原子而增大了晶格畸變，增加了錯位密度，從而顯著降低了塑性變形能力，這就是馬氏體高硬度的原因。顯然含碳量越高這種畸變程度就越大，則硬度也越高，不同含碳量的鋼在淬火後，硬度值與馬氏體量及其含碳量間在很大範圍內有很好的對應關係，淬火鋼回火後的硬度取決於回火溫度及保溫時間。回火溫度越高，保溫時間越長，硬度越低。因此可以利用硬度試驗來研究鋼的相變和作為檢測鋼鐵熱處理效應的手段。
測試方法
金屬洛氏
測試原理
將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質合金球）分兩個步驟壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除主試驗力，測量在初試驗力下的殘餘壓痕深度h，根據h值及常數N和S計算洛氏硬度。
術語及定義
洛氏硬度=N-h/S；
初始試驗力-------試驗時預載入試驗力。
主試驗力-------使測量樣品產生殘餘壓痕的載入。
總試驗力-------初始試驗力加上主試驗力。
測試程式
洛氏硬度應選擇在較小的溫度變化範圍內進行，因為溫度變化可能會對試驗結果有影響。所以試驗一般規定在10～35℃的室溫進行。試樣應平穩地放置在剛性支承物上，並使壓頭軸線與試樣表面垂直。避免試樣產生位移。使壓頭與試樣表面接觸，在無衝擊和振動的情況下施加試驗力，初試驗力保持不應超過3秒。將測在不小於1s且不大於8s的時間內，從初試驗力增加到總試驗力，並保持4s±2s，然後卸除主試驗力，保持初試驗力，經過短暫穩定後，進行讀數。為了讀數準確，在試驗過程中，硬度計應避免受到任何衝擊和震動。
在多處取值時，兩相鄰壓痕中心間距離至少應為壓痕直徑的 4倍，但不得小於2mm。任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少應為壓痕直徑的2.5倍， 但不得小於1mm。
金屬布氏
測試原理
對一定直徑的硬質合金球施加試驗力壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的直徑。布氏硬度與試驗力除以壓痕表面積的商成正比。壓痕被看作是具有一定半徑的球形，其半徑是壓頭球直徑的二分之一。
術語及定義
試驗力——試驗時所用的負載。
壓痕平均直徑——兩相互垂直方向測量的壓痕直徑的算術平均值。
球直徑——壓頭中硬質合金球的直徑。
測試程式
一般試驗在10～35℃的室溫進行即可，如果有對溫度要求嚴格的試驗（視乎材料對溫度的敏感性），試驗溫度應為23℃±5℃。
試驗力的選擇應保證壓痕直徑在0.24D～0.6D之間。試驗力－壓頭球直徑的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）應根據材料和硬度值選擇。
為了保證在儘可能大的有代表性的試樣區域試驗，應儘可能選取大直徑的壓頭；當試樣尺寸允許時，應優先使用直徑為10mm的球壓頭進行試驗。
使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有衝擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。
試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。
任一壓痕中心距試樣邊緣距離，至少為壓痕平均直徑的2.5倍。相鄰壓痕中心間的距離至少為壓痕直徑的3倍。應在兩相互垂直方向測量壓痕直徑，用兩個讀數的平均值計算布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值）
布氏硬度試驗範圍上限不大於650HBW 。
金屬維氏
測試原理
將頂部兩相對面具有規定角度的正四稜錐體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規定時間後，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕對角線長。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視為具有正方形基面並與壓頭角度相同的理想形狀。
術語及定義
試驗力------試驗時所用的負載。
壓痕對角線------解除安裝後，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。
壓頭夾角------壓頭頂部兩相對面的夾角。
測試程式
試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有衝擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。試驗力保持時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，直至試樣不再發生塑性變形，但誤差應在±2秒。應測量壓痕兩條對角線長度，用其算術平均值或透過查表得到硬度值。放大系統應能將對角線放大到視場的25%～75%。
顯微維氏
術語及定義
試驗力——試驗時所用的負載。
壓痕對角線——解除安裝後，壓頭在被測樣品表面留下的方形或菱形壓痕的對角線。
壓頭夾角——壓頭頂部兩相對面的夾角。
測試程式
試驗一般在10～35℃的室溫進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。根據試樣厚度和硬度選擇試驗力。使壓頭與試樣表面垂直接觸，垂直於試驗面施加試驗力，加力過程中不應有衝擊和震動，直至將試驗力施加至規定值。保持試驗力的時間為10～15秒。對特殊材料，試驗力保持時間可以延長，但誤差應在±2秒。