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    技術文章

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    *新洛氏硬度、布氏硬度等硬度對照表和換算方法

    一、硬度簡介:

    硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

    1. 布氏硬度(HB)

    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,保持一段時間,去載后,負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)。

    2. 洛氏硬度(HR)

    當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:

    ? 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)。

    3. 維氏硬度(HV)

    以120kg以內的載荷和頂角為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HV值(kgf/mm2)。

    注:洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標準,稱為標尺A、標尺B、標尺C。 洛氏硬度試驗是現今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一,三種標尺的初始壓力均為98.07N(合10kgf),*后根據壓痕深度計算硬度值。標尺A使用的是球錐菱形壓頭,然后加壓至588.4N(合60kgf);標尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭,然后加壓至980.7N(合100kgf);而標尺C使用與標尺A相同的球錐菱形作為壓頭,但加壓后的力是1471N(合150kgf)。因此標尺B適用相對較軟的材料,而標尺C適用較硬的材料。實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。但各種材料的換算關系并不一致。

    二、硬度對照表:

    根據德國標準DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。

    抗拉強度
    Rm
    N/mm2

    維氏硬度
    HV

    布氏硬度
    HB

    洛氏硬度
    HRC

    1030

    320

    304

    32.2

    1060

    330

    314

    33.3

    1095

    340

    323

    34.4

    1125

    350

    333

    35.5

    1115

    360

    342

    36.6

    1190

    370

    352

    37.7

    1220

    380

    361

    38.8

    1255

    390

    371

    39.8

    1290

    400

    380

    40.8

    1320

    410

    390

    41.8

    1350

    420

    399

    42.7

    1385

    430

    409

    43.6

    1420

    440

    418

    44.5

    1455

    450

    428

    45.3

    1485

    460

    437

    46.1

    1520

    470

    447

    46.9

    1555

    480

    (456)

    47.7

    1595

    490

    (466)

    48.4

    1630

    500

    (475)

    49.1

    1665

    510

    (485)

    49.8

    1700

    520

    (494)

    50.5

    1740

    530

    (504)

    51.1

    1775

    540

    (513)

    51.7

    1810

    550

    (523)

    52.3

    1845

    560

    (532)

    53.0

    1880

    570

    (542)

    53.6

    1920

    580

    (551)

    54.1

    1955

    590

    (561)

    54.7

    1995

    600

    (570)

    55.2

    2030

    610

    (580)

    55.7

    2070

    620

    (589)

    56.3

    2105

    630

    (599)

    56.8

    2145

    640

    (608)

    57.3

    2180

    650

    (618)

    57.8


    660


    58.3


    670


    58.8


    680


    59.2


    690


    59.7


    700


    60.1


    720


    61.0


    740


    61.8


    760


    62.5


    780


    63.3


    800


    64.0


    820


    64.7


    840


    65.3


    860


    65.9


    880


    66.4


    900


    67.0


    920


    67.5


    940


    68.0

    抗拉強度
    Rm
    N/mm2

    維氏硬度
    HV

    布氏硬度
    HB

    洛氏硬度
    HRC

    1030

    320

    304

    32.2

    1060

    330

    314

    33.3

    1095

    340

    323

    34.4

    1125

    350

    333

    35.5

    1115

    360

    342

    36.6

    1190

    370

    352

    37.7

    1220

    380

    361

    38.8

    1255

    390

    371

    39.8

    1290

    400

    380

    40.8

    1320

    410

    390

    41.8

    1350

    420

    399

    42.7

    1385

    430

    409

    43.6

    1420

    440

    418

    44.5

    1455

    450

    428

    45.3

    1485

    460

    437

    46.1

    1520

    470

    447

    46.9

    1555

    480

    (456)

    47.7

    1595

    490

    (466)

    48.4

    1630

    500

    (475)

    49.1

    1665

    510

    (485)

    49.8

    1700

    520

    (494)

    50.5

    1740

    530

    (504)

    51.1

    1775

    540

    (513)

    51.7

    1810

    550

    (523)

    52.3

    1845

    560

    (532)

    53.0

    1880

    570

    (542)

    53.6

    1920

    580

    (551)

    54.1

    1955

    590

    (561)

    54.7

    1995

    600

    (570)

    55.2

    2030

    610

    (580)

    55.7

    2070

    620

    (589)

    56.3

    2105

    630

    (599)

    56.8

    2145

    640

    (608)

    57.3

    2180

    650

    (618)

    57.8


    660


    58.3


    670


    58.8


    680


    59.2


    690


    59.7


    700


    60.1


    720


    61.0


    740


    61.8


    760


    62.5


    780


    63.3


    800


    64.0


    820


    64.7


    840


    65.3


    860


    65.9


    880


    66.4


    900


    67.0


    920


    67.5


    940


    68.0

    硬度試驗是機械性能試驗中*簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗,生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關系。實踐證明,金屬材料的各種硬度值之間,硬度值與強度值之間具有近似的相應關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的,材料的強度越高,塑性變形抗力越高,硬度值也就越高。

    三、硬度換算公式

    1. 肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12

    2. 肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15

    3. 勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV)

    4. 洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3

    硬度測定範圍:

    HS<100

    HB<500

    HRC<70

    HV<1300

    硬度換算表


    HV

    HRC

    HBS


    HV

    HRC

    HBS


    HV

    HRC

    HBS


    940

    68


    560

    53


    300

    29.8

    284

    920

    67.5


    550

    52.3

    505

    295

    29.2

    280

    900

    67


    540

    51.7

    496

    290

    28.5

    275

    880

    66.4


    530

    51.1

    488

    285

    27.8

    270

    860

    65.9


    520

    50.5

    480

    280

    27.1

    265

    840

    65.3


    510

    49.8

    473

    275

    26.4

    261

    820

    64.7


    500

    49.1

    465

    270

    25.6

    256

    800

    64


    490

    48.4

    456

    265

    24.8

    252

    780

    63.3


    480

    47.7

    448

    260

    24

    247

    760

    62.5


    470

    46.9

    441

    255

    23.1

    243

    740

    61.8


    460

    46.1

    433

    250

    22.2

    238

    720

    61


    450

    45.3

    425

    245

    21.3

    233

    700

    60.1


    440

    44.5

    415

    240

    20.3

    228

    690

    59.7


    430

    43.6

    405

    230

    18


    680

    59.2


    420

    42.7

    397

    220

    15.7


    670

    58.8


    410

    41.8

    388

    210

    13.4


    660

    58.3


    400

    40.8

    379

    200

    11


    650

    57.8


    390

    39.8

    369

    190

    8.5


    640

    57.3


    380

    38.8

    360

    180

    6


    630

    56.8


    370

    37.7

    350

    170

    3


    620

    56.3


    360

    36.6

    341

    160

    0


    610

    55.7


    350

    35.5

    331




    600

    55.2


    340

    34.4

    322




    590

    54.7


    330

    33.3

    313




    580

    54.1


    320

    32.2

    303




    570

    53.6


    310

    31

    294
















    附錄G 鋼的硬度值換算(續)


    鋼的維氏硬度(HV)與其他硬度和強度的近似換算值a(續)

    布氏硬度

    10mm鋼球

    3000kg負荷b

    洛氏硬度b

    表面洛氏硬度

    表面金剛石圓錐壓頭

    抗拉強度

    (近似值)

    Mpa

    (1000psi)

    標準

    鋼球

    鎢-硬質

    合金鋼球

    A.標尺

    60-kg負荷

    金剛圓錐壓頭

    標尺

    100-kg負荷

    金剛圓錐壓頭

    標尺

    100-kg負荷

    金剛圓錐壓頭

    標尺

    100-kg負荷

    金剛圓錐壓頭

    15-N

    標尺

    15kg

    負荷

    30-N

    標尺

    30kg

    負荷

    45-N

    標尺

    45-kg

    負荷

    HV

    HBS

    HBW

    HRA

    HRB

    HRC

    HRD

    HR15N

    HR30N

    HR45N

    HS

    σb

    HV

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    370

    360

    350

    340

    330

    320

    310

    300

    295

    290

    285

    280

    275

    270

    265

    260

    255

    250

    245

    240

    230

    220

    210

    200

    190

    180

    170

    160

    150

    140

    130

    120

    110

    100

    95

    90

    85

    350

    341

    331

    322

    313

    303

    294

    284

    280

    275

    270

    265

    261

    256

    252

    247

    243

    238

    233

    228

    219

    209

    200

    190

    181

    171

    162

    152

    143

    133

    124

    114

    105

    95

    90

    86

    81

    350

    341

    331

    322

    313

    303

    294

    284

    280

    275

    270

    265

    261

    256

    252

    247

    243

    238

    233

    228

    219

    209

    200

    190

    181

    171

    162

    152

    143

    133

    124

    114

    105

    95

    90

    86

    81

    69.2

    68.7

    68.1

    67.6

    67.0

    66.4

    65.8

    65.2

    65.8

    64.5

    64.2

    63.8

    63.5

    63.1

    62.7

    62.4

    62.0

    61.6

    61.2

    60.7

    (109.0)

    (108.0)

    (107.0)

    (105.5)

    (104.5)

    (103.5)

    (102.0)

    (101.0)

    99.5

    98.1

    96.7

    95.0

    93.4

    91.5

    89.5

    87.1

    85.0

    81.7

    78.7

    75.0

    71.2

    66.7

    62.3

    56.2

    52.0

    48.0

    41.0

    37.7

    36.6

    35.5

    34.4

    33.3

    32.3

    31.0

    29.8

    29.2

    28.5

    27.8

    27.1

    26.4

    25.6

    24.8

    24.0

    23.1

    22.2

    21.3

    20.3

    (18.0)

    (15.7)

    (13.4)

    (11.0)

    (8.5)

    (6.0)

    (3.0)

    (0.0)

    53.6

    52.8

    51.9

    51.1

    50.2

    49.4

    48.4

    47.5

    47.1

    46.5

    46.0

    45.3

    44.9

    44.3

    43.7

    43.1

    42.2

    41.7

    41.1

    40.3

    79.2

    78.6

    78.0

    77.4

    76.8

    76.2

    75.6

    74.9

    74.6

    74.2

    73.8

    73.4

    73.0

    72.6

    72.1

    71.6

    71.1

    70.6

    70.1

    69.6

    57.4

    56.4

    55.4

    54.4

    53.6

    52.3

    51.3

    50.2

    49.7

    49.0

    48.4

    47.8

    47.2

    46.4

    45.7

    45.0

    44.2

    43.4

    42.5

    41.7

    40.4

    39.1

    37.8

    36.5

    35.2

    33.9

    32.5

    31.1

    30.4

    29.5

    28.7

    27.9

    27.1

    26.2

    25.2

    24.3

    23.2

    22.2

    21.1

    19.9

    50

    47

    45

    42

    41

    40

    38

    37

    -36

    34

    33

    32

    30

    29

    28

    26

    25

    24

    22

    21

    20

    1170(170)

    1130(164)

    1095(159)

    1070(155)

    1035(150)

    1005(146)

    980(142)

    950(138)

    935(136)

    915(133)

    905(131)

    890(129)

    875(127)

    855(124)

    840(122)

    825(120)

    805(117)

    795(115)

    780(113)

    765(111)

    730(106)

    695(101)

    670(97)

    635(92)

    605(88)

    580(84)

    545(79)

    515(75)

    490(71)

    455(66)

    425(62)

    390(57)

    370

    360

    350

    340

    330

    320

    310

    300

    295

    290

    285

    280

    275

    270

    265

    260

    255

    250

    245

    240

    230

    220

    210

    200

    190

    180

    170

    160

    150

    140

    130

    120

    110

    100

    95

    90

    85

    a)在本表中用黑體字表示的值與按ASTME1401的硬度轉換值一致,由相應的SAEASMASTM

    聯合會列出的。

    b)括號里的數值是超出范圍的,只是提供參考。

    利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度

    在生產現場,由于受檢測儀器的限制,經常使用布氏硬度計測量大型淬火件的硬度。如果想知道該工件的洛氏硬度值,通常的方法是,先測量出布氏硬度值,然后根據換算表,查出相對應的洛氏硬度值,這種方式顯然有些繁瑣。那么,能否根據布氏硬度計的壓痕直徑,直接計算出工件的洛氏硬度值呢?答案當然是肯定的。根據布氏硬度和洛氏硬度換算表,可歸納出一個計算簡單且容易記住的經驗公式:HRC =(479-100D)/4,其中D為Φ10mm鋼球壓頭在30KN壓力下壓在工件上的壓痕直徑測量值。該公式計算出的值與換算值的誤差在0.5 ~ -1范圍內,該公式在現場用起來十分方便,您不妨試一試。

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