材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對(duì)外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標(biāo)。由于規(guī)定了不同的測(cè)試方法，所以有不同的硬度標(biāo)準(zhǔn)。各種硬度標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)含義不同，相互不能直接換算，但可通過(guò)試驗(yàn)加以對(duì)比。硬度分為：①劃痕硬度。主要用于比較不同礦物的軟硬程度，方法是選一根一端硬一端軟的棒，將被測(cè)材料沿棒劃過(guò)，根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的軟硬。定性地說(shuō)，硬物體劃出的劃痕長(zhǎng)，軟物體劃出的劃痕短。②壓入硬度。主要用于金屬材料，方法是用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測(cè)材料，以材料表面局部塑性變形的大小比較被測(cè)材料的軟硬。由于壓頭、載荷以及載荷持續(xù)時(shí)間的不同，壓入硬度有多種，主要是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。③回跳硬度。主要用于金屬材料，方法是使一特制的小錘從一定高度***下落沖擊被測(cè)材料的試樣，并以試樣在沖擊過(guò)程中儲(chǔ)存（繼而釋放）應(yīng)變能的多少（通過(guò)小錘的回跳高度測(cè)定）確定材料的硬度。

 

    早在 1822 年， Friedrich mohs 提出用 10 種礦物來(lái)衡量世界上最硬的和最軟的物體，這是所謂的摩氏硬度計(jì)。按照他們的軟硬程度分為十級(jí)：

 

 1 ）滑石 2 ）石膏 3 ）方解石 4 ）螢石 5 ）磷灰石

 

 6 ）正長(zhǎng)石 7 ）石英 8 ）黃玉 9 ）剛玉 10 ）金剛石

 

簡(jiǎn)單記憶方法：滑石方、螢磷長(zhǎng)、石英黃玉剛金剛。

 

各級(jí)之間硬度的差異不是均等的，等級(jí)之間只表示硬度的相對(duì)大小。

 

    試驗(yàn)鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦 , 由其表面所呈現(xiàn)的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法，這種方法不太科學(xué)。用硬度試驗(yàn)機(jī)來(lái)試驗(yàn)比較準(zhǔn)確 , 是現(xiàn)代試驗(yàn)硬度常用的方法。常用的硬度測(cè)定方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度 [1] 等測(cè)試方法

 

硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或***的能力，也可表述為材料抵抗殘余變形和反***的能力。硬度不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。硬度試驗(yàn)根據(jù)其測(cè)試方法的不同可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。

 

    布氏硬度以 HB[N(kgf/mm2)] 表示（ HBSHBW ）（參照 GB/T231 － 1984 ），生產(chǎn)中常用布氏硬度法測(cè)定經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等毛胚或半成品的硬度。

 

    洛氏硬度可分為 HRA 、 HRB 、 HRC 、 HRD 四種，它們的測(cè)量范圍和應(yīng)用范圍也不同。一般生產(chǎn)中 HRC 用得最多。壓痕較小，可測(cè)較薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。

 

    維氏硬度以 HV 表示（參照 GB/T4340-1999 ），測(cè)量極薄試樣。

 

鋼材的硬度

 

    金屬硬度 (Hardness) 的代號(hào)為 H 。按硬度試驗(yàn)方法的不同，

常規(guī)表示有布氏（ HB ）、洛氏（ HRC ）、維氏（ HV ）、里氏（ HL ）硬度等，其中以 HB 及 HRC 較為常用。

   HB 應(yīng)用范圍較廣， HRC 適用于表面高硬度材料，如熱處理硬度等。兩者區(qū)別在于硬度計(jì)之測(cè)頭不同，布氏硬度計(jì)之測(cè)頭為鋼球，而洛氏硬度計(jì)之測(cè)頭為金剛石。

 

   HV- 適用于顯微鏡分析。維氏硬度 (HV) 以 120kg 以內(nèi)的載荷和頂角為 136° 的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值 (HV) 。

 

   HL 手提式硬度計(jì)，測(cè)量方便，利用沖擊球頭沖擊硬度表面后，產(chǎn)生彈跳；利用沖頭在距試樣表面 1mm 處的回彈速度與沖擊速度的比值計(jì)算硬度，公式：里氏硬度 HL=1000×VB （回彈速度） / VA （沖擊速度）。

 

便攜式里氏硬度計(jì)用里氏（ HL ）測(cè)量后可以***為：布氏（ HB ）、洛氏（ HRC ）、維氏（ HV ）、肖氏（ HS ）硬度?；蛴美锸显碇苯佑貌际希?HB ）、洛氏（ HRC ）、維氏（ HV ）、里氏（ HL ）、肖氏（ HS ）測(cè)量硬度值。

 

 HB - 布氏硬度；

 

    布氏硬度 (HB) 一般用于材料較軟的時(shí)候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度 (HRC) 一般用于硬度較高的材料，如熱處理后的硬度等等。

 

布式硬度 (HB) 是以一定大小的試驗(yàn)載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬表面，保持規(guī)定時(shí)間，然后卸荷，測(cè)量被測(cè)表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：以一定的載荷 ( 一般 3000kg)把一定大小 ( 直徑一般為 10mm) 的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值 (HB) ，單位為公斤力 /mm2 (N/mm2) 。

 

洛式硬度

 

    是以壓痕塑性變形深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。以 0.002 毫米作為一個(gè)硬度單位。當(dāng) HB>450 或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角 120° 的金剛石圓錐體或直徑為 1.59 、 3.18mm 的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：

 

 HRA ：是采用 60kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料 ( 如硬質(zhì)合金等 ) 。

 

 HRB ：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 ( 如退火鋼、鑄鐵等 ) 。

 

 HRC ：是采用 150kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料 ( 如淬火鋼等 ) 。

 

其他

 

 1.HRC 含意是洛式硬度 C 標(biāo)尺，

 

 2.HRC 和 HB 在生產(chǎn)中的應(yīng)用都很廣泛

 

 3.HRC 適用范圍 HRC 20 －－ 67 ，相當(dāng)于 HB225 －－ 650

 

若硬度高于此范圍則用洛式硬度 A 標(biāo)尺 HRA 。

 

若硬度低于此范圍則用洛式硬度 B 標(biāo)尺 HRB 。

 

布式硬度上限值 HB650, 不能高于此值。

 

 4. 洛氏硬度計(jì) C 標(biāo)尺之壓頭為頂角 120 度的金剛石圓錐，試驗(yàn)載荷為一確定值，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是 150 公斤力。

 

布氏硬度計(jì)之壓頭為淬硬鋼球（ HBS) 或硬質(zhì)合金球（ HBW ），試驗(yàn)載荷隨球直徑不同而不同，從 3000 到 31.25 公斤力。

 

 5. 洛式硬度壓痕很小，測(cè)量值有局部性，須測(cè)數(shù)點(diǎn)求平均值，適用成品和薄片，歸于無(wú)損檢測(cè)一類。

 

布式硬度壓痕較大，測(cè)量值準(zhǔn)，不適用成品和薄片，一般不歸于無(wú)損檢測(cè)一類。

 

 6. 洛式硬度的硬度值是一無(wú)名數(shù)，沒(méi)有單位。（因此習(xí)慣稱洛式硬度為多少度是不正確的。）

 

布式硬度的硬度值有單位，且和抗拉強(qiáng)度有一定的近似關(guān)系。

 

 7. 洛式硬度直接在表盤上顯示、也可以數(shù)字顯示，操作方便，快捷直觀，適用于大量生產(chǎn)中。

 

布式硬度需要用顯微鏡測(cè)量壓痕直徑，然后查表或計(jì)算，操作較繁瑣。

 

 8. 在一定條件下， HB 與 HRC 可以查表互換。其心算公式可大概記為： 1HRC≈1/10HB 。

 

硬度測(cè)定

 

    硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。

 

實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。

 

另外 , 天然水中的鈣美含量也用硬度表示 . 我國(guó)規(guī)定的硬度是 :1L 水中含的鈣鹽 , 鎂鹽折合成 CaO 和 MgO 的總量相當(dāng)于10mgCaO( 將 MgO 也換算成 CaO) 時(shí) , 其硬度是 1°.

 

水的硬度是水質(zhì)的重要指標(biāo) , 通常分為五類 :

 

很軟水軟水中硬水硬水很硬水

 

 0° ～ 4° 4° ～ 8°8° ～ 16° 16° ～ 30° >30°

 

 1. 肖氏硬度 (HS)= 布式硬度 (BHN)/10+12

 

 2. 肖式硬度 (HS)= 洛式硬度 (HRC)+15

 

 3. 洛式硬度 (HRC)= 布式硬度 (BHN)/10-3

 

硬度測(cè)定范圍 :

 

 HS<100<>

 

 HB<500<>

 

 HRC<70<>

 

 HV<1300<>

 

 HL 里氏硬度

 

    里氏硬度是以ＨＬ表示，里氏硬度測(cè)試技術(shù)是由瑞士狄爾馬，里伯博士發(fā)明的，它是用一定質(zhì)量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體，在一定力的作用下沖擊試件表面，然后反彈。由于材料硬度不同，撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料，當(dāng)沖擊體上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其***線圈便感應(yīng)出與速度成正比的電磁信號(hào)，再通過(guò)電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。

 

水的硬度

 

水的硬度：水中離子沉淀的能力，一般指水中 Ca2+ 、 Mg2+ 鹽類的含量。單位 mmol/L 或 mg/

 

包括：總硬度碳酸鹽硬度非碳酸鹽硬度

 

碳酸鹽硬度（暫時(shí)硬度） : 主要成分是鈣、鎂的酸式碳酸鹽，其次是鈣、鎂的碳酸鹽，由于這些鹽類一經(jīng)加熱煮沸就會(huì)分解成為溶解度很小的碳酸鹽，硬度大部分可以除去。

 

非碳酸鹽硬度（***硬度）：表示水中的鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等鹽類的含量，這些鹽類經(jīng)加熱煮沸不會(huì)產(chǎn)生沉淀，使硬度不變化