文档介绍：金属材料力学性能最常用的几项指标
硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。
对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统 一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言, 金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金 属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是 测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对 于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、 塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以 反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因 此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。 金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施 加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕 凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。 其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。 而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用 中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力 的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要 用于大型的及不可移动工件的硬度检测。
1•布氏硬度计原理
对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经
规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d,布氏硬度用试验
力除以压痕表面积的商来计算。
图1布氏硬度试验原理
HB =F / S (1-1)
=F / JiDh (1-2)
(1-3)
式中：F——试验力，N；
S 压痕表血积，mm；
D 球压头直径，mm；
h 压痕深度，mm；
d 压痕直径，mm
布氏硬度计的特点：
布氏硬度检测的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压 头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影 响的平均值，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。它的试验数据稳定，重现性好，精 度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。
布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试 验复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆 滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技 术和丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。
布氏硬度与抗拉强度的关系
由于布氏硬度试验能够反映出试样较大范围内的综合性能，因此布氏硬度与 材料的其他机械性能关系密切，尤其是与抗拉强度存在近似的换算关系：
式中：抗拉强度值，MN/m2；
K—常数，不同材料有不同的数值。
通过测试布氏硬度可以间接得到材料的抗拉强度。这一点在生产实际中具有
重大意义。可以通过测量硬度的方法得到近似的强度值，这样既可以提高工作效 率，又可以节省材料。
部分金属材料