【精选】玉石及硬度基本概念

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1、玉石硬度基本概念 基本概念硬度分为：划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是选一根一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短。压入硬度。主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。回跳硬度。主要用于金属材料，方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中储存（继而释放）应变能的多少（通过小锤的回跳高度测定

2、）确定材料的硬度。 早在 1822 年，Friedrich Mohs 提出摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级： 1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石 6）正长石 7）石英 8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石 简单记忆方法：滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚。 各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。 试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法，这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法 硬度是衡量金属材料

3、软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等） 、划痕法（如莫氏硬度） 、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。 布氏硬度以 HBN(kgf/mm2)表示（HBSHBW） （参照 GB/T2311984） ，生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。 洛氏硬度可分为 HRA、HRB、HR

4、C、HRD 四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中 HRC 用得最多。压痕较小，可测较薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。 维氏硬度以 HV 表示（参照 GB/T4340-1999） ，测量极薄试样。 硬度分类：1.洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以 0.002 毫米作为一个硬度单位。当HB450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用 60kg 载荷和钻石锥

5、压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC：是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 2.布氏硬度布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。 布氏硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得

6、的商。一般为：以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 测试载荷与测试钢球的直径需根据材料的实际性能再确定。 3.维氏硬度维氏硬度试验方法是英国史密斯（R.L.Smith）和塞德兰德（C.E.Sandland）于 1925 年提出的。英国的维克斯阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验测量范围较宽，从较软材料到超硬材料，几乎涵盖各种材料。 4.里氏硬度里氏硬度是以表示，里氏硬度测试技术是由瑞士狄

7、尔马，里伯博士发明的，它是用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体，在一定力的作用下冲击试件表面，然后反弹。由于材料硬度不同，撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料，当冲击体上下运动时，其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号，再通过电子线路转换成里氏硬度值。 5.肖氏硬度简称 HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。 应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。测试数值为 1000x 撞销返回速度/撞销初始速度（即为碰撞前后的速度比乘以 1000） 6.巴氏硬度巴柯尔(Barco

8、l)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国 Barber-Colman 公司提出，是近代国际上广泛采用的一种硬度门类，一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下，压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义每压入 0.0076mm 为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为 HBa。 7.努氏硬度努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度，主要在加工方面使用该数值。一般来说，金刚石的努氏硬度为 70008000 千克/平方毫米 8.韦氏硬度一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义 0.01mm 的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为 HW。 钢材

9、的硬度金属硬度(Hardness)的代号为 H。按硬度试验方法的不同， 常规表示有布氏（HB） 、洛氏（HRC） 、维氏（HV） 、里氏（HL）硬度等，其中以 HB 及 HRC 较为常用。 HB 应用范围较广，HRC 适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。 HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以 100kg 以内的载荷和顶角为 136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。 HL 手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试

10、样表面 1mm 处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度 HL=1000VB（回弹速度）/ VA（冲击速度） 。 便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB） 、洛氏（HRC） 、维氏（HV） 、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB） 、洛氏（HRC） 、维氏（HV） 、里氏（HL） 、肖氏（HS）测量硬度值。 其他1.HRC 含意是洛氏硬度 C 标尺， 2.HRC 和 HB 在生产中的应用都很广泛 3.HRC适用范围 HRC 2070，相当于 HB225650 若硬度高于此范围可用洛氏硬度 A 标尺HRA。 若硬度低于此范围可用洛氏硬度 B 标尺 HRB

11、。 布氏硬度取值上限为 HB653。 4.洛氏硬度计 C 标尺之压头为顶角 120 度、尖端球面 R0.2mm 的金刚石圆锥，试验力为 150公斤力。 布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW） ，试验载荷随球直径不同而不同，从 3000 到 1 公斤力。 5.洛氏硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。 布氏硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。 6.洛氏硬度的硬度值是一无单位量，但习惯称洛氏硬度为多少度。 布氏硬度的硬度值有单位，与抗拉强度有一定的对应关系。 7.洛氏硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，

12、操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。 布氏硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。 8.在一定条件下，HB 与 HRC 可以查表换算。其心算公式可大概记为：1HRC10HB。 硬度测定实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。 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。 回跳法（肖氏、里氏）测量硬度，硬度值代表金属弹性变形功能的大小。 刻划法测量硬度，硬度值表示金属抵抗表面局部破裂的能

13、力。 另外,天然水中的钙美含量也用硬度表示.我国规定的硬度是:1L 水中含的钙盐,镁盐折合成 CaO 和 MgO 的总量相当于 10mgCaO(将 MgO 也换算成 CaO)时,其硬度是1. 水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类: 很软水 软水 中硬水 硬水 很硬水 0448816163030 1.肖氏硬度(HS)=布氏硬度(BHN)/10+12 2.肖氏硬度(HS)=洛氏硬度(HRC)+15 3.洛氏硬度(HRC)= 布氏硬度(BHN)/10-3 硬度测定范围: HS100 HBW 3 650 HRC 2070 ， HRA 2088， HRB 20100 HR15N 7094，HR30N

14、4286，HR45N 2077 HR15T 6793，HR30T 2982，HR45T 1072 HV4000 水的硬度水的硬度：水中离子沉淀的能力，一般指水中 Ca2+、Mg2+盐类的含量。单位 mmol/l 或mg/l 包括：总硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度 碳酸盐硬度（暂时硬度）: 主要成分是钙、镁的酸式碳酸盐，其次是钙、镁的碳酸盐，由于这些盐类一经加热煮沸就会分解成为溶解度很小的碳酸盐沉淀，该硬度大部分可以除去。 非碳酸盐硬度（永久硬度）：水中的钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等盐类的含量，这些盐类经加热煮沸不会产生沉淀，硬度不变化。 铅笔硬度-6H/5H/4H/3H/2H/H/HB/B/2B/3B/4B/5B/6B 这是用于涂层硬度的检测，为将一支铅笔以 45 度夹在“小车”上，加载 7.5 牛顿力，让其在涂层上滑动，以铅笔根据铅笔的硬度和涂层上的划痕来判断涂层的硬度。 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。