硬度简介
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度（HB）
以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)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)。
洛氏硬度（HR）
当HB>450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)。
维氏硬度（HV）
以120kg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HV值(kgf/mm2)。
注：洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺A、标尺B、标尺C。洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf)，最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头，然后加压至588.4N(合60kgf)；标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头，然后加压至980.7N(合100kgf)；而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺C适用较硬的材料。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。但各种材料的换算关系并不一致。
硬度对照表
根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的对照表。
抗拉强度
Rm
N/mm2 维氏硬度
HV 布氏硬度
HB 洛氏硬度
HRC
1030 320 304 32.2
1060 330 314 33.3
1095 340 323 34.4
1125 350 333 35.5
1115 360 342 36.6
1190 370 352 37.7
1220 380 361 38.8
1255 390 371 39.8
1290 400 380 40.8
1320 410 390 41.8
1350 420 399 42.7
1385 430 409 43.6
1420 440 418 44.5
1455 450 428 45.3
1485 460 437 46.1
1520 470 447 46.9
1555 480 (456) 47.7
1595 490 (466) 48.4
1630 500 (475) 49.1
1665 510 (485) 49.8
1700 520 (494) 50.5
1740 530 (504) 51.1
1775 540 (513) 51.7
1810 550 (523) 52.3
1845 560 (532) 53.0
1880 570 (542) 53.6
1920 580 (551) 54.1
1955 590 (561) 54.7
1995 600 (570) 55.2
2030 610 (580) 55.7
2070 620 (589) 56.3
2105 630 (599) 56.8
2145 640 (608) 57.3
2180 650 (618) 57.8
660 58.3
670 58.8
680 59.2
690 59.7
700 60.1
720 61.0
740 61.8
760 62.5
780 63.3
800 64.0
820 64.7
840 65.3
860 65.9
880 66.4
900 67.0
920 67.5
940 68.0
抗拉强度
Rm
N/mm2 维氏硬度
HV 布氏硬度
HB 洛氏硬度
HRC
1030 320 304 32.2
1060 330 314 33.3
1095 340 323 34.4
1125 350 333 35.5
1115 360 342 36.6
1190 370 352 37.7
1220 380 361 38.8
1255 390 371 39.8
1290 400 380 40.8
1320 410 390 41.8
1350 420 399 42.7
1385 430 409 43.6
1420 440 418 44.5
1455 450 428 45.3
1485 460 437 46.1
1520 470 447 46.9
1555 480 (456) 47.7
1595 490 (466) 48.4
1630 500 (475) 49.1
1665 510 (485) 49.8
1700 520 (494) 50.5
1740 530 (504) 51.1
1775 540 (513) 51.7
1810 550 (523) 52.3
1845 560 (532) 53.0
1880 570 (542) 53.6
1920 580 (551) 54.1
1955 590 (561) 54.7
1995 600 (570) 55.2
2030 610 (580) 55.7
2070 620 (589) 56.3
2105 630 (599) 56.8
2145 640 (608) 57.3
2180 650 (618) 57.8
660 58.3
670 58.8
680 59.2
690 59.7
700 60.1
720 61.0
740 61.8
760 62.5
780 63.3
800 64.0
820 64.7
840 65.3
860 65.9
880 66.4
900 67.0
920 67.5
940 68.0
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。
硬度换算公式
1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12
2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15
3.勃式硬度(BHN)=洛克式硬度(HV)
4.洛式硬度(HRC)=勃式硬度(BHN)/10-3
硬度测定范围:
HS<100
HB<500
HRC<70
HV<1300
以下是国内在硬度换算方面的一些研究成果。
1、努氏硬度与维氏硬度的换算
(1)以相同硬度的物体对努氏维氏两种压头具有相等的抗力为依据，分别对维氏努氏两种压头在加载荷下的应力进行推导，再根据σHK=σHV得出：HV=0.968HK。本公式是在低载荷下测得，误差比较大。此外在硬度值大于HV900时此公式误差很大，失去参考价值。
(2)经过推导与修正提出努氏硬度与维氏硬度的换算公式为
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
经实际数据验证，该公式的最大相对换算误差为0.75%，具有较高的参考价值。
2、洛氏硬度与维氏硬度的换算
(1)对Hans·Qvarnstorm提出的TheQvarnstorm换算公式
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
进行修正后得出洛氏硬度与维氏硬度的换算公式为：
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
此公式用我国公布的黑色金属硬度标准数据进行换算，其HRC误差基本上在±0.4HRC范围内，其最大误差也仅士0.9HRC，计算的HV误差最大为±15HV。
(2)根据不同压头所受应力σHRC=σHV，通过对洛氏硬度与维氏硬度压痕深度关系曲线的分析得出公式
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
本公式与国家标准实验换算值对照,换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。
(3)根据实际的实验数据利用线性回归的方法对洛氏硬度与维氏硬度的换算进行探讨，得出公式：
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
本公式使用范围小，误差较大，但计算简便，在对精度要求不高时可以使用。
3、洛氏硬度与布氏硬度的换算
(1)对布氏压痕和洛氏压痕深度关系进行分析，根据压头的应力σHRC
=σHB得出换算公式
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
计算结果与国家标准实验值对照，换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。
(2)根据实际实验数据用线性回归法得到公式
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
公式误差偏大，使用范围偏小，但计算简便，在对精度要求不高的情况下可以使用。
4、布氏硬度与维氏硬度的换算
布氏硬度与维氏硬度的关系，同样根据σHB=σHV得出公式此公式换算结果与国家标准换算值对照，换算误差为±2HV。
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
5、努氏硬度与洛氏硬度的换算
因为努氏硬度与洛氏硬度的对应曲线类似于抛物线[7]，故由曲线得出近似的换算公式为
硬度（布氏洛氏维氏）换算表，超级实用！
此公式比较精确，可以作为使用参考。
硬度換算表
HV HRC HBS HV HRC HBS HV HRC HBS
940 68 560 53 300 29.8 284
920 67.5 550 52.3 505 295 29.2 280
900 67 540 51.7 496 290 28.5 275
880 66.4 530 51.1 488 285 27.8 270
860 65.9 520 50.5 480 280 27.1 265
840 65.3 510 49.8 473 275 26.4 261
820 64.7 500 49.1 465 270 25.6 256
800 64 490 48.4 456 265 24.8 252
780 63.3 480 47.7 448 260 24 247
760 62.5 470 46.9 441 255 23.1 243
740 61.8 460 46.1 433 250 22.2 238
720 61 450 45.3 425 245 21.3 233
700 60.1 440 44.5 415 240 20.3 228
690 59.7 430 43.6 405 230 18
680 59.2 420 42.7 397 220 15.7
670 58.8 410 41.8 388 210 13.4
660 58.3 400 40.8 379 200 11
650 57.8 390 39.8 369 190 8.5
640 57.3 380 38.8 360 180 6
630 56.8 370 37.7 350 170 3
620 56.3 360 36.6 341 160 0
610 55.7 350 35.5 331
600 55.2 340 34.4 322
590 54.7 330 33.3 313
580 54.1 320 32.2 303
570 53.6 310 31 294
附录G钢的硬度值换算（续）
表1钢的维氏硬度（HV）与其他硬度和强度的近似换算值a（续）
维氏硬度 布氏硬度
10－mm钢球
3000－kg负荷b 洛氏硬度b 表面洛氏硬度
表面金刚石圆锥压头 肖氏
硬度 抗拉强度
（近似值）
Mpa
(1000psi) 维氏硬度
标准钢球 钨－硬质合金钢球 A.标尺
60-kg负荷
金刚圆锥压头 标尺
100-kg负荷
金刚圆锥压头 标尺
100-kg负荷
金刚圆锥压头 标尺
100-kg负荷
金刚圆锥压头 15-N
标尺
15－kg
负荷 30-N
标尺
30－kg
负荷 45-N
标尺
45-kg
负荷
HV HBS HBW HRA HRB HRC HRD HR15N HR30N HR45N HS σb HV
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
370 350 350 69.2 － 37.7 53.6 79.2 57.4 40.4 － 1170(170) 370
360 341 341 68.7 -109 36.6 52.8 78.6 56.4 39.1 50 1130(164) 360
350 331 331 68.1 － 35.5 51.9 78 55.4 37.8 － 1095(159) 350
340 322 322 67.6 -108 34.4 51.1 77.4 54.4 36.5 47 1070(155) 340
330 313 313 67 － 33.3 50.2 76.8 53.6 35.2 － 1035(150) 330
320 303 303 66.4 -107 32.3 49.4 76.2 52.3 33.9 45 1005(146) 320
310 294 294 65.8 － 31 48.4 75.6 51.3 32.5 － 980(142) 310
300 284 284 65.2 -105.5 29.8 47.5 74.9 50.2 31.1 42 950(138) 300
295 280 280 65.8 － 29.2 47.1 74.6 49.7 30.4 － 935(136) 295
290 275 275 64.5 -104.5 28.5 46.5 74.2 49 29.5 41 915(133) 290
285 270 270 64.2 － 27.8 46 73.8 48.4 28.7 － 905(131) 285
280 265 265 63.8 -103.5 27.1 45.3 73.4 47.8 27.9 40 890(129) 280
275 261 261 63.5 － 26.4 44.9 73 47.2 27.1 － 875(127) 275
270 256 256 63.1 -102 25.6 44.3 72.6 46.4 26.2 38 855(124) 270
265 252 252 62.7 － 24.8 43.7 72.1 45.7 25.2 － 840(122) 265
260 247 247 62.4 -101 24 43.1 71.6 45 24.3 37 825(120) 260
255 243 243 62 － 23.1 42.2 71.1 44.2 23.2 -36 805(117) 255
250 238 238 61.6 99.5 22.2 41.7 70.6 43.4 22.2 － 795(115) 250
245 233 233 61.2 － 21.3 41.1 70.1 42.5 21.1 34 780(113) 245
240 228 228 60.7 98.1 20.3 40.3 69.6 41.7 19.9 33 765(111) 240
230 219 219 － 96.7 -18 － － － － 32 730(106) 230
220 209 209 － 95 -15.7 － － － － 30 695(101) 220
210 200 200 － 93.4 -13.4 － － － － 29 670(97) 210
200 190 190 － 91.5 -11 － － － － 28 635(92) 200
190 181 181 － 89.5 -8.5 － － － － 26 605(88) 190
180 171 171 － 87.1 -6 － － － － 25 580(84) 180
170 162 162 － 85 -3 － － － － 24 545(79) 170
160 152 152 － 81.7 0 － － － － 22 515(75) 160
150 143 143 － 78.7 － － － － － 21 490(71) 150
140 133 133 ― 75 － － － － － 20 455(66) 140
130 124 124 ― 71.2 － － － － － － 425(62) 130
120 114 114 － 66.7 － － － － － － 390(57) 120
110 105 105 － 62.3 － － － － － － － 110
100 95 95 － 56.2 － － － － － － － 100
95 90 90 － 52 － － － － － － － 95
90 86 86 － 48 － － － － － － － 90
85 81 81 － 41 － － － － － － 85
a）在本表中用黑体字表示的值与按ASTM－E140表1的硬度转换值一致，由相应的SAE－ASM－ASTM
b）括号里的数值是超出范围的，只是提供参考。
利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度
在生产现场，由于受检测仪器的限制，经常使用布氏硬度计测量大型淬火件的硬度。如果想知道该工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先测量出布氏硬度值，然后根据换算表，查出相对应的洛氏硬度值，这种方式显然有些繁琐。那么，能否根据布氏硬度计的压痕直径，直接计算出工件的洛氏硬度值呢？答案当然是肯定的。根据布氏硬度和洛氏硬度换算表，可归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式：HRC=（479-100D）/4，其中D为Φ10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。该公式计算出的值与换算值的误差在0.5～-1范围内，该公式在现场用起来十分方便，您不妨试一试。
