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洛氏、布氏、维氏、努氏硬度换算公式:附对照表格

2018-02-25  pannel78

从事机械行业,无论是生产还是销售人员,技术人员更不用说,都需要接触不同的材料的硬度,有时硬度表示方法不一,需要我们来互相转换。但这些东西十有八九的人一时搞不定。


  不同种类压入硬度的换算,在实际应用中,我们获得硬度可能是通过几种不同的测试方法得来的,为了便于比较,需要对不同的硬度进行换算。机械教授微信:jixiejiaoshou,内容不错,值得关注。目前为止,人们已经对硬度的换算展开了一些研究,但是大多数换算公式是在实际经验的指导下提出,并没有形成一个公认得换算体系。

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。

1.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)

2.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1.593.18mm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(kgf/mm2)

注:洛氏硬度中HRAHRBHRC等中的ABC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(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(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(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(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。

  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

  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The Qvarnstorm换算公式

进行修正后得出洛氏硬度与维氏硬度的换算公式为:

  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±0.4 HRC 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

  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:

  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

  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

  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。

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


此公式比较精确,可以作为使用参考。

硬度換算公式
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 

硬度測定範圍:
HS<>
HB<>
HRC<>
HV<>

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)

钢的维氏硬度(HV)与其他硬度和强度的近似换算值a(续)

布氏硬度

10mm钢球

3000kg负荷b

洛氏硬度b

表面洛氏硬度

表面金刚石圆锥压头

抗拉强度

(近似值)

Mpa

(1000psi)

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

15kg

负荷

30-N

标尺

30kg

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

360

350

340

330

320

310

300

295

290

285

280

275

270

265

260

255

250

245

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

95

90

85

350

341

331

322

313

303

294

284

280

275

270

265

261

256

252

247

243

238

233

228

219

209

200

190

181

171

162

152

143

133

124

114

105

95

90

86

81

350

341

331

322

313

303

294

284

280

275

270

265

261

256

252

247

243

238

233

228

219

209

200

190

181

171

162

152

143

133

124

114

105

95

90

86

81

69.2

68.7

68.1

67.6

67.0

66.4

65.8

65.2

65.8

64.5

64.2

63.8

63.5

63.1

62.7

62.4

62.0

61.6

61.2

60.7

(109.0)

(108.0)

(107.0)

(105.5)

(104.5)

(103.5)

(102.0)

(101.0)

99.5

98.1

96.7

95.0

93.4

91.5

89.5

87.1

85.0

81.7

78.7

75.0

71.2

66.7

62.3

56.2

52.0

48.0

41.0

37.7

36.6

35.5

34.4

33.3

32.3

31.0

29.8

29.2

28.5

27.8

27.1

26.4

25.6

24.8

24.0

23.1

22.2

21.3

20.3

(18.0)

(15.7)

(13.4)

(11.0)

(8.5)

(6.0)

(3.0)

(0.0)

53.6

52.8

51.9

51.1

50.2

49.4

48.4

47.5

47.1

46.5

46.0

45.3

44.9

44.3

43.7

43.1

42.2

41.7

41.1

40.3

79.2

78.6

78.0

77.4

76.8

76.2

75.6

74.9

74.6

74.2

73.8

73.4

73.0

72.6

72.1

71.6

71.1

70.6

70.1

69.6

57.4

56.4

55.4

54.4

53.6

52.3

51.3

50.2

49.7

49.0

48.4

47.8

47.2

46.4

45.7

45.0

44.2

43.4

42.5

41.7

40.4

39.1

37.8

36.5

35.2

33.9

32.5

31.1

30.4

29.5

28.7

27.9

27.1

26.2

25.2

24.3

23.2

22.2

21.1

19.9

50

47

45

42

41

40

38

37

-36

34

33

32

30

29

28

26

25

24

22

21

20

1170(170)

1130(164)

1095(159)

1070(155)

1035(150)

1005(146)

980(142)

950(138)

935(136)

915(133)

905(131)

890(129)

875(127)

855(124)

840(122)

825(120)

805(117)

795(115)

780(113)

765(111)

730(106)

695(101)

670(97)

635(92)

605(88)

580(84)

545(79)

515(75)

490(71)

455(66)

425(62)

390(57)

370

360

350

340

330

320

310

300

295

290

285

280

275

270

265

260

255

250

245

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

95

90

85

a)在本表中用黑体字表示的值与按ASTME1401的硬度转换值一致,由相应的SAEASMASTM

联合会列出的。

b)括号里的数值是超出范围的,只是提供参考。

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/mm
2

维氏硬度
HV

布氏硬度
HB

洛氏硬度
HRC

250

80

76.0

-

270

85

80.7

-

285

90

85.2

-

305

95

90.2

-

320

100

95.0

-

335

105

99.8

-

350

110

105

-

370

115

109

-

380

120

114

-

400

125

119

-

415

130

124

-

430

135

128

-

450

140

133

-

465

145

138

-

480

150

143

-

490

155

147

-

510

160

152

-

530

165

156

-

545

170

162

-

560

175

166

-

575

180

171

-

595

185

176

-

610

190

181

-

625

195

185

-

640

200

190

-

660

205

195

-

675

210

199

-

690

215

204

-

705

220

209

-

720

225

214

-

740

230

219

-

755

235

223

-

770

240

228

20.3

785

245

233

21.3

800

250

238

22.2

820

255

242

23.1

835

260

247

24.0

850

265

252

24.8

865

270

257

25.6

880

275

261

26.4

900

280

266

27.1

915

285

271

27.8

930

290

276

28.5

950

295

280

29.2

965

300

285

29.8

995

310

295

31.0

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。

下面是本站根据由实验得到的经验公式制作的快速计算器,有一定的实用价值,但在要求数据比较精确时,仍需要通过试验测得。

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DΦ10mm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

来源:磨具磨床磨削

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