材料硬度- 維基百科，自由的百科全書

維氏硬度（HV）以英國Vickers公司命名。

維氏硬度試驗（GB/T 4340.1-1999）使用136°正四稜錐形的金剛石壓頭，有最大的定義範圍。

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維氏硬度、洛氏硬度、里氏硬度（英語：Leebreboundhardnesstest）與布氏硬度比較。

H B ≈ 0 . 95 H V {\displaystyleHB\approx0{.}95HV} H R C ≈ 116 − 1500 H V {\displaystyleHRC\approx116-{\frac{1500}{\sqrt{HV}}}} H R B ≈ 176 − 1165 H B {\displaystyleHRB\approx176-{\frac{1165}{\sqrt{HB}}}} 材料硬度在材料科學中指「固體材料抗拒永久形變的特性」，是一種重要力學性能。

固體對外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標。

在實際應用中，由於測量方法不同，所以有不同的硬度標準，測得的硬度所代表的材料性能也各異。

例如金屬材料測得的壓入硬度反映材料抵抗塑性形變的能力，而陶瓷、礦物材料使用的壓痕硬度卻反映材料抵抗破壞的能力。

所以，各種硬度標準的力學含義不同，單位也不同，彼此間沒有固定的換算關係，但可通過試驗加以對比。

[1] 硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。

為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗，生產上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關係。

大部分金屬的硬度與其強度有關。

例如低碳鋼的強度約等於0.36布氏硬度，灰鑄鐵的強度約等於0.1布氏硬度[2]。

目次 1刻劃硬度 2壓入硬度 2.1布氏硬度 2.2洛氏硬度 2.3維氏硬度 2.4努氏硬度 2.5奈米硬度 2.6其他 3回彈硬度 4參見 5注釋 6參考文獻 刻劃硬度[編輯] 維也納的莫氏硬度紀念牌 主條目：刻劃硬度和莫氏硬度 刻劃硬度（Scratchhardness）在礦物學裡一般指物質刺入另外一種較軟物質的能力。

早在1822年，德國礦物學家腓特烈·摩斯（德語：FriedrichMohs）提出用10種礦物作為礦物的硬度標準，這是所謂的摩氏硬度計。

一般莫氏硬度分10級，後來因為出現了一些人工合成的硬度大的材料，1933年裡奇韋（Ridgway）在莫氏硬度的基礎上將標度擴大為15級。

莫氏硬度標度上的硬度增量非常任意，不是線性或成比例的。

因此，該試驗主要用於測定礦物的相對硬度，而不用於其他材料，如金屬。

[3] 莫氏（Mohs）、里奇韋（Ridgway）和努氏（Knoop）硬度對比[4] 礦物 滑石 石膏 方解石 螢石 磷灰石 正長石 SiO2玻璃 石英 黃玉 石榴石 立方氧化鋯 剛玉 碳化矽 碳化硼 金剛石 莫氏標度 1 2 3 4 5 6 6.5 7 8 ? 8.5 9 9.15 9.32 10 里奇韋標度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 努氏硬度（HK） - 32 135 163 430 560 - 820 1340 1360 - 2100 2480 2750 7000 「鉛筆硬度」是在塗膜工業中用以表述塗層表面抵抗刮擦，擦傷或氣刨的能力。

GB/T6739-2006、ISO15184:1998、ASTMD3363和JISK-5600-5-4中規定了用鉛筆法測定漆膜硬度的具體要求。

硬度值記錄為不會刮擦或擦傷塗層表面的最硬的鉛筆[5]。

一套藝術鉛筆的變化範圍是從非常硬的淺色鉛筆到非常軟的深色鉛筆，通常從最硬到最軟的範圍可以表示如下： 10H 9H 8H 7H 6H 5H 4H 3H 2H H F HB B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8B 9B 10B 硬 → 中等 → 軟 但是，鉛筆筆芯硬度並無統一標準[6]，不同廠家生產的同一標度的鉛筆，硬度（英語：Knoophardnesstest）可能不一樣，例如歐洲生產的HB鉛筆比美國的HB軟，比日本的HB硬[7]。

中華人民和國鉛筆標準對HB鉛芯的硬度要求為176-225HK[8]。

對於對比試驗，GB/T6739-2006建議使用同一生產廠的、同一批次的鉛筆，在750g的負載下以45°角向下壓在漆膜表面上。

以沒有使塗層出現3mm及以上劃痕的最硬的鉛筆的硬度表示塗層的鉛筆硬度[9]。

9H對應的努氏硬度約為578-647HK，對應莫氏硬度在6-7之間。

壓入硬度[編輯] 主條目：壓入硬度 壓入硬度（Indentationhardness）指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。

靜壓入硬度試驗是最常用的硬度測量方法，原理都是在靜壓下將一硬的物體壓入被測物體表面，以表面壓入凹面單位面積上的載荷表示被測物體的硬度。

按試驗力大小分宏觀硬度（>1kg）、顯微硬度（2g－0.5kg）和奈米硬度（<1g）。

[10] 布氏硬度[編輯] 布氏硬度試驗法的縮略圖。

d=(d1+d2)/2 布氏硬度（HB）以瑞典工程師Brinell（英語：JohanAugustBrinell）命名。

布氏硬度試驗（GB/T231.1-2002）是用一定直徑（10mm,5mm,2.5mm,1mm）的淬火鋼球或硬質合金球作壓頭，以規定的試驗力下壓入金屬表面，保持一定時間（10－15s）後卸載，用專用的刻度放大鏡測量表面的壓痕直徑，按下列公式計算硬度值[11]： HBW = 0.102 2 F π D ( D − D 2 − d 2 ) {\displaystyle\operatorname{HBW}=0.102{\frac{2F}{\piD\left(D-{\sqrt{D^{2}-d^{2}}}\right)}}} 式中，F為試驗力[N]，D為球直徑[mm]，d為壓痕平均直徑[mm]。

用鋼球壓頭時，硬度值的標記符號為HBS，適用於硬度小於450HBS的材料；用硬質合金壓頭時，用HBW表示，適用於硬度450－650HBW的材料[12]。

布氏硬度試驗比其他試驗方法慢，並在試樣上留下較大的永久壓痕，能在較大範圍內反映材料的平均硬度，測得的硬度值較準確，數據重複性好。

不宜測定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的工件。

布氏硬度值HBS與抗拉強度 σ b {\displaystyle\sigma_{b}} 值在一定條件下存在著近似關係。

對於鋼，當硬度值大於175時， σ b {\displaystyle\sigma_{b}} ≈3.62×硬度值；當硬度值小於175時， σ b {\displaystyle\sigma_{b}} ≈3.45×硬度值；對於灰鑄鐵， σ b {\displaystyle\sigma_{b}} ≈5/3×(硬度值-40)。

[13] 洛氏硬度HRB測試原理（鋼球壓頭） 洛氏硬度[編輯] 洛氏硬度（HR）以Rockwell命名。

洛氏硬度試驗（GB/T230.1-2004）以頂角為120°的金剛石圓錐或硬質合金球或淬火鋼球作壓頭，壓入金屬表面，先後兩次施加試驗力，使用差分深度測量硬度。

根據所用的壓頭及試驗力的不同組合區分了15種洛氏硬度標尺（英語：Rockwellscale）（A、B、C、D、E、F、G、H、K、L、M、P、R、S、V）。

硬度標尺A、C、D使用120°金剛石錐，硬度計算公式為： H R = 100 − t 0 . 002 m m {\displaystyle\mathrm{HR}=100-{\frac{t}{0{.}002\,\mathrm{mm}}}} 式中，t為去除主試驗力後，在初始試驗力下的殘餘壓痕深度增量[mm]。

標尺N和T表示表面洛氏硬度，其試驗載荷較小，通常用於測量小尺寸、薄試樣以及表面熱處理和具有表面鍍層的零件。

[14] 洛氏硬度與布氏硬度相比，缺點是其數據重複性差、硬度值的準確性較差。

因此，一般至少要選取不同位置的3點測出硬度值，再計算平均值作為被測材料的硬度值。

洛氏硬度優點是壓痕小，對試樣表面損傷小，試驗操作簡單，可以直接從試驗機上顯示出硬度值，可直接檢驗從很軟到很硬（甚至很薄）金屬材料的硬度。

維氏硬度[編輯] 左為壓痕在材料表面的投影，l1和l2為壓痕對角線長；右為金剛石壓頭，其相對面夾角為136°。

維氏硬度（HV）以英國Vickers公司命名。

維氏硬度試驗（GB/T4340.1-1999）使用136°正四稜錐形的金剛石壓頭，有最大的定義範圍。

根據試驗力的大小，維氏硬度分為常規維氏硬度（5－100）、小載荷維氏硬度（0.2－3）和顯微維氏硬度（0.01－0.1）。

維氏硬度值的計算公式為： HV ≅ 0.1891 ⋅ F d 2 [ N/mm 2 ] {\displaystyle{\mbox{HV}}\cong0.1891\cdot{\frac{F}{d^{2}}}\quad[{\textrm{N/mm}}^{2}]} 式中，F為負荷[N]，d為平均壓痕對角線長度[mm]。

維氏硬度試驗時對試件表面質量要求較高，測試方法較繁，成本較高，但因所加的試驗力較小，壓入深度較潛，故可測量較薄或表面硬度值較大的材料。

在測量從很軟到很硬的各種金屬材料時，連續性好、準確性高。

[13] 測量儀 超聲波硬度計是利用超聲波聲阻抗法（德語：UltrasonicContactImpedance）（UCI）施加靜載得到壓痕，用裝有維氏壓頭的諧振杆的諧振頻率增量來確定壓頭與試樣的接觸面積。

利用頻率變化量計算硬度，避免了因壓痕邊緣不清晰而帶來的測量誤差。

[15] 努氏硬度[編輯] 努氏硬度測試壓頭的角度 努氏硬度（英語：Knoophardnesstest）(HK)或稱微硬度以美國人Knoop命名[16]。

努普顯微硬度試驗（GB/T18449.1-2001）方法與維氏硬度試驗相似，但採用金剛石長菱形壓頭，兩長棱夾角172.5°，兩短棱夾角130°，卸除試驗力後測量試樣表面壓痕長對角線長度d。

努氏主對角線約為維氏對角線的三倍，用來測試小面積物質，使其更適合測試陶瓷等脆性材料[17]。

努氏硬度按下式計算： H K = 1 . 451 F d 2 {\displaystyleHK=1{.}451\,{\frac{F}{d^{2}}}} 別爾闊維契壓頭（三角形錐體） 奈米硬度[編輯] 主條目：奈米壓痕技術 奈米硬度測量使用µN－mN量級的載荷，通常使用別爾闊維契壓頭（英語：Berkovichtip），棱面與錐體中心線之間的夾角為65.03°。

硬度值是負荷與壓痕投影面積的比，計算公式為： H I T = F 23.96 h 2 {\displaystyleH_{IT}={\frac{F}{23.96h^{2}}}} 式中，F為所施加的試驗力[N]，h為壓痕深度[mm]。

其他[編輯] 楊卡硬度（英語：Jankahardnesstest）以奧地利出生的美國研究員GabrielJanka命名，用以描述木材的硬度。

常用標準為ASTMD1037。

[18] 邁氏硬度（英語：Meyerhardnesstest）以EugeneMeyer命名。

H = P max A p {\displaystyleH={\frac{P_{\text{max}}}{A_{\text{p}}}}} 其中， P max {\displaystyleP_{\text{max}}} 為最大負載， A p {\displaystyleA_{\text{p}}} 是壓痕的投影面積。

邵氏硬度測試：A型針尖直徑為0.79mm，D型針尖半徑為0.1mm。

邵氏硬度（英語：Shorehardness）（HS）以美國人AlbertShore（英語：AlbertFerdinandShore）命名，用於聚合體強度，它的單位是「度」。

根據壓痕器的類型不同可分A、C、D三類。

A型用於測量橡膠和軟塑，D型可以測量硬塑，C型測針是一個直徑5mm的圓球，用來測量泡沫、海綿。

用邵氏硬度計（英語：Shoredurometer）插入被測材料，錶盤上的指針通過彈簧與一個刺針相連，用針刺入被測物表面，錶盤上所顯示的數值即為硬度值。

相關標準有DINENISO868、DINISO7619-1和ASTMD2240-00。

巴氏硬度（英語：Barcolhardnesstest）（HBa），以特定壓頭在標準彈簧的壓力作用下壓入試樣表面，以壓痕的深淺表徵試樣硬度的高低。

H B a = 100 − h 0 . 0076 {\displaystyle\mathrm{HBa}=100-{\frac{h}{0{.}0076}}} ，h為壓痕深度。

巴氏硬度用於鋁合金[19]或玻璃鋼[20]等合成材料[21]，範圍從0到100。

韋氏硬度（HW）以Webster命名。

GB/T32660-2016和YS/T420-2000中規定了韋氏硬度試驗的要求[22]，用於3003-O到7075-T6鋁合金類產品韋氏硬度值測量，測量值的範圍相當於洛氏硬度25-110HRE。

[23] 硬度換算表[註1][24] 拉伸強度 布氏硬度10mm壓頭 洛氏硬度 維氏硬度F≥98N MPa HB HRC HRA HRB HV — — 68 86 — 940 — — 67 85 — 920 — — 66 85 — 880 — — 65 84 — 840 — — 64 83 — 800 — — 63 83 — 760 — — 62 83 — 740 — — 61 82 — 720 — — 60 81 — 690 — — 59 81 — 670 2180 618 58 80 — 650 2105 599 57 80 — 630 2030 580 56 79 — 610 1955 561 55 78 — 590 1880 542 54 78 — 570 1850 532 53 77 — 560 1810 523 52 77 — 550 1740 504 51 76 — 530 1665 485 50 76 — 510 1635 473 49 76 — 500 1595 466 48 75 — 490 1540 451 47 75 — 485 1485 437 46 74 — 460 1420 418 45 73 — 440 1350 399 43 72 — 420 1290 380 41 71 — 400 1250 370 40 71 — 390 1220 376 39 70 — 380 1155 342 37 69 — 360 1095 323 34 68 — 340 1030 304 32 66 — 320 965 276 30 65 — 300 930 276 29 65 105 290 900 266 27 64 104 280 865 257 26 63 102 270 835 247 24 62 101 260 800 238 22 62 100 250 770 228 20 61 98 240 740 219 — — 97 230 705 209 — — 95 220 675 199 — — 94 210 640 190 — — 92 200 610 181 — — 90 190 575 171 — — 87 180 545 162 — — 85 170 510 152 — — 82 160 480 143 — — 79 150 450 133 — — 75 140 415 124 — — 71 130 385 114 — — 67 120 350 105 — — 62 110 320 95 — — 56 100 285 86 — — 48 90 255 76 — — — 80 回彈硬度[編輯] 回彈硬度（Reboundhardness）也稱動態硬度（dynamichardness）或絕對硬度，是使一個具有標準質量和尺寸的物體由試驗表面彈回，取回跳高度作為硬度標準[25]。

里氏硬度（英語：Leebreboundhardnesstest）以DietmarLeeb命名。

里氏回彈硬度測試（LRHT）是測試金屬硬度的四種最常用方法之一。

根據衝擊裝置不同，硬度單位有HLD、HLG等多種。

詳細測試方法，請參閱標準DIN50156、ASTMA956、ISO/DIS16859《金屬材料里氏硬度試驗》。

H L = v R v A ⋅ 1000 {\displaystyleHL={\frac{v_{R}}{v_{A}}}\cdot1000} 肖氏硬度以美國人AlbertShore（英語：AlbertFerdinandShore）命名，測量金屬硬度。

測試原理是將規定的金剛石沖頭從固定的高度落在試樣的表面上，沖頭彈起一定高度，將彈起高度與下落高度之比用以計算肖氏硬度。

參見[編輯] 強度 硬度試驗 注釋[編輯] ^僅適用於碳鋼、低合金鋼和鑄鋼在熱成型和熱處理條件下有效，對於高合金鋼和冷作鋼（如：6.8、A2、A4）有相當大的偏差。

參考文獻[編輯] ^關振鐸.无机材料物理性能.清華大學出版社.1992:101.ISBN 9787302009559.  ^英漢化工大辭典.中央圖書出版社.1994:430.ISBN 9789576372285.  ^Ridgway,RaymondR;Ballard,ArchibaldH;Bailey,BruceL.HardnessValuesforElectrochemicalProducts.TransactionsoftheElectrochemicalSociety.1933,63:369.doi:10.1149/1.3493827.  ^C.BarryCarter;M.GrantNorton.16.4.CeramicMaterials.SpringerScience&BusinessMedia.2007:294.ISBN 9780387462714.  ^ASTMD3363-20StandardTestMethodforFilmHardnessbyPencilTest.[2022-01-07].（原始內容存檔於2022-01-07）.  ^GraphiteGradingScalesExplained.2014-11-08[2017-02-05].（原始內容存檔於6February2017）.  ^Petroski,Henry.ThePencil:AHistoryofDesignandCircumstance.NewYork:AlfredA.Knopf.1990:229.ISBN 978-0-394-57422-6.  ^GB/T26704-2011.鉛筆.中國國家標準化管理委員會.2011-06-16[2022-01-07].（原始內容存檔於2022-01-09）.  ^GB/T6739-2006铅笔法测定漆膜硬度(PDF).中華人民和國國家標準.中國國家標準化管理委員會.2006-12-29[2022-01-07].（原始內容存檔(PDF)於2022-01-09）.  ^張寶忠.现代机械制造技术基础实训教程.清華大學出版社.2004:2.ISBN 9787810822176.  ^ISO6506-1:2005Ed.2BrinellhardnesstestPart1:Testmethod ^GB／T231.1-2002金屬布氏硬度試驗第1部分：試驗方法 ^13.013.1蒲永峰;梁耀能.机械工程材料.清華大學出版社.2005:15–17.ISBN 9787810825788.  ^朱江峰;肖元福.金工实训教程.清華大學出版社.2004:47.ISBN 9787302095989.  ^StandardTestMethodforPortableHardnessTestingHardnessbytheUltrasonicContactImpedanceMethod.ASTMInternational.[2015-07-30]（英語）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） ^FrederickKnoop(1878–1943).[2022-01-05].（原始內容存檔於2021-10-20）.  ^Railsback’s:SomeFundamentalsofMineralogyandGeochemistry（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）(englisch,PDF20 kB) ^Jankahardness.Sizes.com.[4May2021].（原始內容存檔於2021-12-28）.  ^ASTMB648-00《使用巴氏硬度計測量鋁合金硬度 的試驗方法》 ^GB/T3854-2005《增強塑料巴柯爾硬度計試驗方法》 ^ASTMD2583-07《巴氏硬度計測量硬塑料壓痕硬度的試驗方法》 ^GB/T32660.1-2016金屬材料韋氏硬度試驗 ^铝合金韦氏硬度试验方法.中華人民和國有色金屬行業標準.國家有色金屬工業局.2000-03-29[2022-01-07].（原始內容存檔於2022-01-09）.  ^依据ISO18265的硬度对照表.BossardGroup.2021[2022-01-07].（原始內容存檔於2022-01-09）.  ^劉瑩;邵天敏.机械基础实验技术.清華大學出版社.2006:157.ISBN 9787302125587.  規範控制 AAT:300072602 BNF:cb119765333(data) GND:4158703-0 LCCN:sh85058886 取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=材料硬度&oldid=70060548」 分類：​固體力學材料科學礦物學隱藏分類：​CS1英語來源(en)含有英語的條目含有德語的條目包含AAT標識符的維基百科條目包含BNF標識符的維基百科條目包含GND標識符的維基百科條目包含LCCN標識符的維基百科條目 導覽選單 個人工具 沒有登入討論貢獻建立帳號登入 命名空間 條目討論 臺灣正體 不转换简体繁體大陆简体香港繁體澳門繁體大马简体新加坡简体臺灣正體 查看 閱讀編輯檢視歷史 更多 搜尋 導航 首頁分類索引特色內容新聞動態近期變更隨機條目資助維基百科 說明 說明維基社群方針與指引互助客棧知識問答字詞轉換IRC即時聊天聯絡我們關於維基百科 工具 連結至此的頁面相關變更上傳檔案特殊頁面靜態連結頁面資訊引用此頁面維基數據項目 列印/匯出 下載為PDF可列印版 其他專案 維基共享資源 其他語言 العربيةAsturianuAzərbaycancaБългарскиBosanskiCatalàکوردیDanskDeutschΕλληνικάEnglishEsperantoEspañolEestiEuskaraفارسیSuomiFrançaisGaeilgeGalegoעבריתहिन्दीHrvatskiKreyòlayisyenMagyarՀայերենBahasaIndonesiaIdoItaliano日本語ქართულიҚазақшаಕನ್ನಡ한국어LietuviųLatviešuമലയാളംМонголNederlandsNorsknynorskNorskbokmålOccitanPolskiPortuguêsRomânăРусскийSrpskohrvatski/српскохрватскиSimpleEnglishSlovenčinaSlovenščinaAnarâškielâChiShonaСрпски/srpskiSvenskaУкраїнськаOʻzbekcha/ўзбекчаVènetoTiếngViệt吴语ייִדישBân-lâm-gú粵語 編輯連結