布氏，洛氏，维氏硬度三种测量的优缺点和适用范围

什么是硬度？

硬度是指一种材料的属性，可使其抵抗局部变形，特别是塑性变形。但是，术语硬度也可以指抗弯曲，耐刮擦，耐磨损或耐切割性。

硬度测量：

硬度不是质量，长度和时间的基本单位所定义的固有材料特性。硬度属性值是定义的测量过程的结果。长期以来，材料的硬度可以通过耐划伤或切割来评估。一个示例是材料B刮伤材料C，但不刮伤材料A。或者，材料A轻微刮伤材料B，严重刮伤材料C。矿物的相对硬度可以参考莫氏等级进行评估，该等级对材料抵抗另一种材料刮伤的能力进行了排名。今天，仍然普遍使用类似的相对硬度评估方法。一个例子是锉刀测试，其中将回火到所需硬度的锉刀摩擦在测试材料表面上。如果锉刀滑动时没有咬伤或划伤表面，则认为测试材料比锉刀硬。如果锉刀咬伤或标记表面，则认为测试材料比锉刀软。上述相对硬度测试在实际使用中受到限制，并且不提供准确的数值数据或刻度，特别是对于现代金属和材料。获得硬度值的常用方法是在特定时间内施加特定力，以测量特定形状的压头留下的压痕的深度或面积。有三种主要的标准测试方法来表达硬度和压痕尺寸之间的关系，分别是布氏，维氏和洛氏硬度。

布氏硬度

布氏硬度测定

测试用压头：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。

常用洛氏硬度试验规范表

适用范围：适用于硬度较低的金属材料，如退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。

优点：测量误差小，数据稳定;

缺点：压痕大，不能用于太薄件或成品件。

洛氏硬度

洛氏硬度测量

洛氏硬度（符号HR）或洛氏表面硬度的测量之前，需先使用金刚石压头(尖端锥角：120˚，尖端半径：0.2mm)或球形压头(钢球或硬质合金球)向标准片施加预加载力，然后施加试验力，并恢复预加载力。

该硬度值由硬度公式得出，该公式以预加载力和试验力之间的压痕深度h(μm)之差表示。洛氏硬度测试使用98.07N的预加载力，洛氏表面硬度测试则使用29.42N的预加载力。结合压头类型、试验力和硬度公式一起提供的特定符号被称为标尺。

洛氏硬度的分类及适用范围：根据压头的材料及压头所加的负荷不同，洛氏硬度可分为：HRA、HRB、HRC。HRA 适用于测量硬质合金、表面淬火层或渗碳层;HRB 适用于测量有色金属和退火、正火钢等;HRC 适用于调质钢、淬火钢等。

适用范围：工业生产中最常用，适用于硬度较高的金属材料，如淬火钢及调质钢；

洛氏硬度的优点：操作简单、压痕小、适用范围广;

洛氏硬度的缺点：测量结果分散度大。

维氏硬度

维氏硬度测量

测试用压头：金刚石四方角锥体，所加负荷较小;

维氏硬度是将试验力F(N)除以标准片与压头之间的接触面积S(mm2)所得的值，该面积根据在试验力F(N)下通过压头(四方锥金刚石，相对面角=136˚)在标准片上形成的压痕的对角线长度d(mm，两个方向长度的平均值)计算。k为常数(1/g=1/9.80665)。

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。

适用范围：由于试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面

维氏硬度的优点：保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点，既可测量由极软到极硬的材料的硬度，又能相互比较。

三种硬度各有优点但是也各有缺点，要求精度高的需要使用维氏硬度计来进行测量了,但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。

硬度的选择