旋壓封頭硬度試驗(yàn)指標(biāo)與沖擊韌性指標(biāo)一樣，并不能直接用于材料的強(qiáng)度計(jì)算，而是用來反映材料在加工過程中的組織變化、熱處理效果、加工或焊接殘余應(yīng)力的存在程度等 性的定性判斷指標(biāo)。一般來說，金相組織中的馬氏體硬度高于珠光體，珠光體的硬度高于鐵素體，鐵素體的硬度高于奧氏體。材料進(jìn)行不同的熱處理，得到的組織也不一樣，故熱處理對(duì)材料硬度的影響實(shí)際上是反映材料的金相組織和金相結(jié)構(gòu)對(duì)硬度的影響。對(duì)于奧氏體不銹中的奧氏體，因?yàn)樗写罅康暮辖鹪卮嬖冢势溆捕纫哂阼F素體;化學(xué)成分中，碳對(duì)材料硬度的影響 直接。材料中的碳含量越大，其硬度越高。除碳含量以外，大多數(shù)合金元素都會(huì)使材料的硬度升高;加工殘余應(yīng)力與焊接殘應(yīng)力的存在對(duì)材料的硬度也將產(chǎn)生影響，加工殘余應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力值越大，硬度越高。

　　實(shí)驗(yàn)表明，旋壓封頭材料的硬度與其強(qiáng)度存在著一定的比例關(guān)系。對(duì)黑色金屬材料來說，其抗拉強(qiáng)度近似等于三分之一的布氏硬度值。

　　正因?yàn)橛绊懖牧嫌捕鹊囊蛩剌^多，故工程上在很多場(chǎng)合下常通過檢驗(yàn)硬度來定性了解材料的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、熱處理效果及加工或焊接殘余應(yīng)力存在的程度等。又因?yàn)樗僮骱?jiǎn)便，成本較低，又屬于非破壞性試驗(yàn)(即可直接在成品上進(jìn)行試驗(yàn))，因此在旋壓封頭材料加工過程和現(xiàn)場(chǎng)施工檢驗(yàn)中得到了 的應(yīng)用。

　　目前，已出現(xiàn)的硬度試驗(yàn)方法有很多，但工程上常用的試驗(yàn)方法有布氏硬度試驗(yàn)法、洛氏硬度試驗(yàn)法和維氏硬度試驗(yàn)法三種。GB230、GB231和GB4340標(biāo)準(zhǔn)分別給出了洛氏硬度、布氏硬度和維氏硬度的試驗(yàn)方法及要求。

　　1、布氏硬度試驗(yàn)法

　　該方法因 早由Brinell提出而得名。它主要是利用旋壓封頭，通過定量加載使其壓入試樣表面，然后計(jì)算壓痕表面積，并通計(jì)算單位壓痕表面積上所受載荷大小來確定其硬度值。其硬度值用“HB”后面加硬度數(shù)值來表示。

　　不同的壓頭材料和直徑，不同的加載力，不同的加載時(shí)間，測(cè)得的硬度值是不同的。為了便于比較，對(duì)黑色材料(主要指碳鋼和合金鋼)來說，一般規(guī)定采用直徑為10mm的鋼球作為壓頭，加載力取30000N，加載時(shí)間取10秒作為試驗(yàn)條件。

　　布氏硬度試驗(yàn)一般是在硬度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。旋壓封頭測(cè)得壓痕直徑后查相應(yīng)的數(shù)據(jù)表即可得到布氏硬度值。工程上有時(shí)也用錘擊式簡(jiǎn)易布氏硬度計(jì)來測(cè)量硬度值，這種方法得到的數(shù)據(jù)有一定的誤差。

　　布氏硬度試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)出的硬度值準(zhǔn)確 ，且因?yàn)閴汉勖娣e大，能消除因組織不均勻而帶來的測(cè)量誤差。但它不能用于較硬(HB>450)材料的硬度測(cè)量，因?yàn)榇藭r(shí)會(huì)因鋼球壓頭的自身變形而造成較大的測(cè)量誤差。由于壓痕大，它也不宜用來測(cè)量成品和較薄件，以免損壞產(chǎn)品。該法不能從測(cè)試儀器上直接讀出硬度值，尚須在試驗(yàn)完成后查表才能得到，故檢驗(yàn)速度較慢。

　　旋壓封頭布氏硬度試驗(yàn)法是目前應(yīng)用 多的一種方法。

　　2、洛氏硬度試驗(yàn)法

　　該方法因 早由Rockwell提出而得名。它主要是利用較硬的錐形材料或小直徑的淬火鋼球作為壓頭，通過定量加載使其壓入試樣表面，然后計(jì)量壓痕深度，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理來確定其硬度值的大小。根據(jù)采用的壓頭材料和加載力的大小不同，其旋壓封頭硬度值的表示方法分為三種：HRA**、HRB**和HRC**，“**”為對(duì)應(yīng)的硬度數(shù)值。

　　常用的洛氏硬度試驗(yàn)條件和應(yīng)用范圍見表9-3所示。

　　表9-3 常用洛氏硬度試驗(yàn)條件和應(yīng)用范圍

　　標(biāo)R

　　符號(hào)壓頭材料予載荷

　　(N)總載荷

　　(N)加載時(shí)間(S)測(cè)量范圍應(yīng)用范圍

　　HRA頂角為120°的金剛園錐10060010>70硬質(zhì)合金，表面淬火鋼

　　HRB1/16”鋼球10010001025~100退火鋼，銅合金，鋁合金

　　旋壓封頭母材HRC頂角為120°的金剛園錐10015001020~67淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、可鍛鑄鐵、鈦合金洛氏硬度試驗(yàn)一般是在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，并從試驗(yàn)機(jī)的表盤上能直接讀取硬度值的大小。

　　洛氏硬度試驗(yàn)法與布氏硬度試驗(yàn)法相比，有以下優(yōu)缺點(diǎn)：它的硬度值可以從試驗(yàn)機(jī)表盤上直接讀出，故試驗(yàn)方便快捷。其壓頭有軟、硬多種材料，故測(cè)量范圍寬。由于壓頭尺寸小，產(chǎn)生的壓痕也較小，一般情況下對(duì)工件不造成損傷，可直接用于成品件的檢測(cè)。缺點(diǎn)是不同壓頭材料測(cè)得的硬度無法比較，而且當(dāng)材料的組織不均勻時(shí)，由于它的壓痕小會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的數(shù)值起伏變化大，缺乏代表性。

　　洛氏硬度試驗(yàn)法也是工程上常用的一種方法。

　　3、維氏硬度試驗(yàn)法

　　該方法因 早由Vickers提出而得名。它是利用角度為136°的金剛石四方錐體作為壓頭，旋壓封頭通過加載使其壓入試樣表面，然后計(jì)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，并通過計(jì)算單位壓痕面積上所受載荷大小來確定其硬度值。其硬度值用“HV”后面跟硬度數(shù)值來表示。

　　由于維氏硬度試驗(yàn)中采用了固定角度的壓頭，其壓力角是恒定的。當(dāng)施加載荷變化時(shí)，其壓痕的幾何形狀相似且符合比例關(guān)系，故無論采用什么載荷值，其測(cè)得的硬度相同，但相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中還是給出了系列荷載以簡(jiǎn)化換算關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)間對(duì)黑色金屬來說一般為10秒~15秒，對(duì)有色金屬一般為25秒左右。

　　不難看出，維氏硬度試驗(yàn)法吸取了布氏硬度和洛氏硬度試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)，即旋壓封頭它采用了較硬的壓頭，既可測(cè)量較硬材料的硬度，又可測(cè)量較軟材料的硬度。對(duì)于不同硬度的材料，它克服了洛氏硬度試驗(yàn)中須 換壓頭材料從而造成測(cè)到的結(jié)果無法比較的缺點(diǎn)。但是維氏硬度試驗(yàn)法也不能直接從試驗(yàn)機(jī)上讀出硬度值，需要查表計(jì)算，故測(cè)量效率較低。

　　旋壓封頭由于維氏硬度試驗(yàn)法所具有的優(yōu)點(diǎn)，它常用在相應(yīng)的研究試驗(yàn)室中。

　　為了便于設(shè)計(jì)人員查對(duì)，本章旋壓封頭附錄F9-2中給出了部分布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度的對(duì)照表。