洛氏/布氏硬度计的原理、构造及应用和材料的关系
硬度反映了材料弹塑性变形特性，是一项重要的力学性能指标。与其它力学性能的测试方法相比，硬度试验具有下列优点：试样制备简单，可在各种不同尺寸的试样上进行试验，试验后试样基本不受破坏；设备简便，操作方便，测量速度快；硬度与强度之间有近似的换算关系，根据测出的硬度值就可以粗略地估算强度极限值。所以硬度试验在实际中得到广泛地应用。
硬度测定是指反一定的形状和尺寸的较硬物体（压头）以一定压力接触材料表面，测定材料在变形过程中所表面出来的抗力。有的硬度表示了材料抵抗塑性变形的能力（如不同载荷压入硬度测试法），有的硬度表示材料抵抗弹性变形的能力(如肖氏硬度)。通常压入载荷大于9.81N（1Kgf）时测试的硬度叫宏观硬度，压力载荷小于9.81N（1Kgf）时测试的硬度叫微观硬度。前者用于较在尺寸的试件，希反映材料宏观范围性能；后者用于小而薄的试件，希反映微小区域的性能，如显微组织中不同的相的硬度，材料表面的硬度等。
硬度计的种类很多，这里重点介绍最常用的洛氏、布氏、维氏和显微硬度测试法。
一、洛氏硬度测试法
1、洛氏硬度的测量原理
洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头（金刚石圆锥或硬质合金钢球）在载荷（包括预载荷和主载荷）作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。
洛氏硬度计的压头共有5种，其中最常用的有两种：一种是顶角为120°的金刚石圆锥压头，用来测试高硬度的材料；另一种是硬质合金钢球，用来测软材料的硬度。
为了扩大洛氏硬度的测量范围，可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。洛氏硬度共有15种标度供选择，它们分别为：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV。其中常用的几种标度列表如下：
各种洛氏硬度值的符号及应用
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标度符号 |
压头 |
总载荷N（Kg） |
常用硬度
值范围 |
应用举例 |
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HRA |
金刚石圆锥 |
588.6(60) |
70~85 |
碳化物、硬质合金、表面淬火钢等 |
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HRB |
1.588mm钢球 |
981(100) |
25~100 |
软钢、退火钢、铜合金 |
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HRC |
金刚石圆锥 |
1471.5(150) |
20~80 |
淬火钢、调质钢等 |
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HRD |
金刚石圆锥 |
981(100) |
40~77 |
薄钢板、中等厚度的表面硬化工件 |
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HRE |
3.175mm钢球 |
981(100) |
70~100 |
铸铁、铝、镁合金、轴承合金 |
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HRF |
1.588mm钢球 |
588.6(60) |
40~100 |
薄板软钢、退火铜合金 |
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HRG |
1.588mm钢球 |
1471.5(150) |
31~94 |
磷青铜、铍青铜 |
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HRH |
3.175mm钢球 |
588.6(60) |
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铝、锌、铅 |
2、洛氏硬度计的构造
洛氏硬度计种类很多，构造各不相同，但构造原理及主要部件都相同，而其它静力载荷测定法的硬度计的构造原理基本与此相同。主要部件：压头、载荷法码、主杠杆、测量杠杆、缓冲装置、载物台、升降丝杠、升降丝杠手轮、加卸载手轮。
二、布氏硬度测试法
1、布氏硬度的测量原理
选择一事实上的载荷P，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d，计算出压痕面积，算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号HB表示。
布氏硬度的单位为kg/mm2，这是目前各国文献中常用的单位，通常只给出数值而不写单位，如HB200，若要换算成国际单位MPa，需要将硬度值乘以9.81。
布氏硬度的压头钢球直径有Φ2.5mm，Φ5mm，Φ10mm三种，载荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七种，可根据材料的软硬不同选择配合使用。
压头的直径与载荷之间要满足相似原理。相似原理是指在均质材料中，只要压入角（即从压头圆心压痕两端的连线之间的夹角）不变，则不论压痕大小，金属的平均抗力相等。
布氏硬度的表示方法是若用Φ10mm钢球，在3000kg载荷下保持10s，测得的布氏硬度值表示为字母HB加上所测得的硬度值，例如HB400。在其他试验条件下，在HB后面要注明钢球直径、载荷大小及保载时间，例如：HB2.5/187.5/10=200表示用Φ2.5mm的钢球在187.5kg载荷下保持10s测得的布氏硬度为200。
布氏硬度测试中应注意以下问题，即试验压痕直径的范围应为0.25D
2、布氏硬度的特点
布氏硬度试验的优点是其硬度代表性全面，因压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料；试验数据稳定，数据重复性强，此外，布氏硬度值和抗拉强度σb间存在一定换算关系。
布氏硬度试验的缺点是其压头为淬火钢球。由于钢球本身的变形问题，致使不难试验太硬的材料。一般在HB450以上就不能使用；由地压痕较大，成品检验有困难；试验过程比洛氏硬度较为复杂，不能由硬度计上直接读数(需用带刻度的低倍放大镜测出压痕直径，然后通过查表得到布氏硬度值)。 |
