郑州千磨谈：钢的不同硬度标准有哪些？其之间的换算公式是什么？

今天说的“硬度”是砂轮加工对象——钢的硬度，与砂轮硬度可是截然不同的。

硬度，物理学专业术语，是材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。

压入法（布氏、洛氏、维氏）测量硬度，硬度值表示材料表面抵抗另一物体压入时所引起的塑性变形的能力。

不同硬度标准的介绍

1、洛氏硬度

洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。常用的有HRA、HRB和HRC三种，其中HRC应用最广，HRC标尺的使用范围是20~70HRC。

当硬度值小于20HRC时，因为压头的圆锥部分压入太多，灵敏度下降，这时应改用HRB标尺；当试样硬度大于67HRC时，压头尖端承受的压力过大，金刚石容易损坏，压头寿命会大大缩短，因此一般应改用HRA标尺。

2、维氏硬度

维氏硬度测量原理与布氏硬度相似。采用相对面夹角为136°金刚石正四棱锥压头，以规定的试验力F压入材料的表面，保持规定时间后卸除试验力，用正四棱锥压痕单位表面积上所受的平均压力表示硬度值，标记符号为HV。

维氏硬度测量范围大，可测量硬度为10~1000HV范围的材料，压痕小，一般用来测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。

3、布氏硬度

用直径D的淬火钢球或硬质合金球作压头，以相应的试验力F压入试件表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，得到一直径为d的压痕。用试验力除以压痕表面积，所得值即为布氏硬度值，符号用HBS或HBW表示。

HBS和HBW的区别是压头的不同。HBS表示压头为淬硬钢球，用于测定布氏硬度值在450以下的材料，如软钢、灰铸铁和有色金属等。HBW表示压头为硬质合金，用于测定布氏硬度值在650以下的材料。

同样的试块，当其它试验条件完全相同的情况下，两种试验结果不同，HBW值往往大于HBS值，而且并无定量的规律所循。

布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。

不同硬度标准的换算

各种硬度标准的力学含 义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。

1.努氏硬度与维氏硬度的换算

（1）以相同硬度的物体对努氏维氏两种压头具有相等的抗力为依据，分别对维氏努氏两种压头在加载荷下的应力进行推导，得出：HV=0.968HK。

本公式是在低载荷下测得，误差比较大。此外在硬度值大于HV900时，此公式误差很大，失去参考价值。

(2)经过推导与修正，提出努氏硬度与维氏硬度的换算公式为

经实际数据验证，该公式的最大相对换算误差为0.75%，具有较高的参考价值。

2.洛氏硬度与维氏硬度的换算

(1)洛氏硬度与维氏硬度的换算公式为：

此公式用我国公布的黑色金属硬度标准数据进行换算，其HRC误差基本上在±0.4HRC 范围内，其最大误差也仅是0.9HRC，计算的HV误差最大为±15HV。

(2)通过对洛氏硬度与维氏硬度压痕深度关系曲线的分析得出公式

本公式与国家标准实验换算值对照,换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。

(3)根据实际的实验数据利用线性回归的方法对洛氏硬度与维氏硬度的换算进行探讨，得出公式：

本公式适用范围小，误差较大，但计算简便，在对精度要求不高时可以使用。

3.洛氏硬度与布氏硬度的换算

(1)对布氏压痕和洛氏压痕深度关系进行分析，得出换算公式

计算结果与国家标准实验值对照，换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。

(2)根据实际实验数据用线性回归法得到公式

公式误差偏大，使用范围偏小，但计算简便，在对精度要求不高的情况下可以使用。

HRC/HB近似换算小窍门

硬度高于20HRC，1HRC≈10HB，

硬度低于20HRC，1HRC≈11.5HB。

备注：对于切削加工，基本可统一换算1HRC≈10HB（工件材料硬度有波动范围）

4.布氏硬度与维氏硬度的换算

布氏硬度与维氏硬度的关系，得出公式

布氏硬度与维氏硬度的换算公式

此公式换算结果与国家标准换算值对照，换算误差为±2HV。

5.努氏硬度与洛氏硬度的换算

因为努氏硬度与洛氏硬度的对应曲线类似于抛物线，故由曲线得出近似的换算公式为

努氏硬度与洛氏硬度的换算公式

此公式比较精确，可以作为使用参考。