金剛石的硬度是10，是世界上硬度最高的物質(zhì)。這是大家都知道的常識(shí)，那么具體什么是硬度，硬度的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？

在物理學(xué)中，硬度是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。固體對(duì)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(biāo)。由于規(guī)定了不同的測(cè)試方法，所以有不同的硬度標(biāo)準(zhǔn)。各種硬度標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)含義不同，相互不能直接換算，但可通過試驗(yàn)加以對(duì)比。

硬度分為：

1、回跳硬度

主要用于金屬材料，方法是使一特制的小錘從一定高度自由下落沖擊被測(cè)材料的試樣，并以試樣在沖擊過程中儲(chǔ)存（繼而釋放）應(yīng)變能的多少（通過小錘的回跳高度測(cè)定）確定材料的硬度。

2、劃痕硬度

主要用于比較不同礦物的軟硬程度，方法是選一根一端硬一端軟的棒，將被測(cè)材料沿棒劃過，根據(jù)出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的軟硬。定性地說，硬物體劃出的劃痕長(zhǎng)，軟物體劃出的劃痕短。

1722年，法國(guó)的R．-A．F．de列奧米爾首先提出了極粗糙的劃痕硬度測(cè)定法。此法是以適當(dāng)?shù)牧κ贡缓筒牧显谝桓梢欢擞矟u變到另一端軟的金屬棒上劃過，根據(jù)棒上出現(xiàn)劃痕的位置確定被測(cè)材料的硬度。1822年，F(xiàn)．莫斯以十種礦物的劃痕硬度作為標(biāo)準(zhǔn)，定出十個(gè)硬度等級(jí)，稱為莫氏硬度。十種礦物的莫氏硬度級(jí)依次為：金剛石（10），剛玉（9），黃玉（8），石英（7），長(zhǎng)石（6），磷灰石（5），螢石（4），方解石（3），石膏（2），滑石（1）。其中金剛石最硬，滑石最軟。莫氏硬度標(biāo)準(zhǔn)是隨意定出的，不能精確地用于確定材料的硬度，例如10級(jí)和9級(jí)之間的實(shí)際硬度差就遠(yuǎn)大于2級(jí)和1級(jí)之間的實(shí)際硬度差。但這種分級(jí)對(duì)于礦物學(xué)工作者野外作業(yè)是很有用的。

3、壓入硬度

壓入硬度主要用于金屬材料，用一定的載荷將規(guī)定的壓頭壓入被測(cè)材料，根據(jù)材料表面局部塑性變形的程度比較被測(cè)材料的軟硬，材料越硬，塑性變形越小。壓入硬度在工程技術(shù)中有廣泛的用途。壓頭有多種，如一定直徑的鋼球、金剛石圓錐、金剛石四棱錐等。載荷范圍為幾克力至幾噸力（即幾十毫牛頓至幾萬(wàn)牛頓）。壓入硬度對(duì)載荷作用于被測(cè)材料表面的持續(xù)時(shí)間也有規(guī)定。主要的壓入硬度有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等。

1、洛氏硬度

洛氏硬度（HR）測(cè)試當(dāng)被測(cè)樣品過小或者布氏硬度（HB）大于450時(shí)，就改用洛氏硬度計(jì)量。試驗(yàn)方法是用一個(gè)頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。

2、布氏硬度

布氏硬度的測(cè)定原理是用一定大小的試驗(yàn)力F(N)（通常是以3000kgf的壓力F，注：1kgf=9.8N，kgf即一千克的力的意思）,把直徑為D（mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬的表面（圖1），保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕平均直徑d (mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根據(jù) d 從已備好的布氏硬度表中查出HB值。由于金屬材料有硬有軟，被測(cè)工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力F和壓頭直徑D，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求能使用不同大小的試驗(yàn)力和壓頭直徑，對(duì)于同一種材料采用不同的F和D進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。 特點(diǎn)：一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其壓痕直徑越小。布氏硬度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的測(cè)量精度，壓痕面積大，能在較大范圍內(nèi)反映材料的平均硬度，測(cè)得的硬度值也較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。

3、維氏硬度

單位：kg/mm2 

簡(jiǎn)介：維氏硬度

英文詞條名：Vickers-hardness

維氏硬度也是表示材料硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。由英國(guó)科學(xué)家維克斯首先提出。以49.03~980.7N的負(fù)荷,將相對(duì)面夾角為136°的方錐形金剛石壓入器壓材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后，用測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，再按公式來計(jì)算硬度的大小。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測(cè)定。維氏硬度尚有小負(fù)荷維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷1.961~ 49.03N，它適用于較薄工件、工具表面或鍍層的硬度測(cè)定；顯微維氏硬度，試驗(yàn)負(fù)荷 1.961N，適用于金屬箔、極薄表面層的硬度測(cè)定。 HV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，即為維氏硬度值(HV)。

礦物硬度指礦物抵抗外來機(jī)械作用力（如刻畫、壓入、研磨等）侵入的能力。在礦物學(xué)中所稱的硬度，通常多是指摩氏硬度，即礦物與摩氏硬度計(jì)相比較的刻劃硬度。

1822年，德國(guó)礦物學(xué)家Friedrich Mohs提出用10種礦物來衡量物體相對(duì)硬度，即摩氏硬度，由軟至硬分為十級(jí)：1）滑石，2）石膏3）方解石4）螢石5）磷灰石6）正長(zhǎng)石 7）石英 8）黃玉 9）剛玉 10）金剛石。

各級(jí)之間硬度的差異不是均等的，等級(jí)之間只表示硬度的相對(duì)大小。

風(fēng)化、裂隙、雜質(zhì)以及集合體方式等因素會(huì)影響礦物的硬度。風(fēng)化后的礦物硬度一般會(huì)降低。有裂隙及雜質(zhì)的存在，會(huì)影響礦物內(nèi)部連接能力，也會(huì)使硬度降低。集合體如呈細(xì)粒狀、土狀、粉末狀或纖維狀，則很難精確確定單體的硬度。因此測(cè)試礦物硬度要盡量在顆粒大的單體的新鮮面上進(jìn)行。有時(shí)某些礦物具明顯脆性，當(dāng)他被小刀刻化時(shí)極易碎裂成小粒脫落，這并非表示該礦物的硬度小于小刀。

礦物的硬度是礦物的重要物理常數(shù)和鑒定標(biāo)志。某些礦物的硬度的細(xì)微變化常與形成條件有關(guān)，因此根據(jù)硬度可以探討礦物的成因。礦物的硬度在工業(yè)技術(shù)上有重要意義。例如高精度的金剛石廣泛的用于研磨、切割、拋光等重要工具，低硬度的石墨是重要的固體潤(rùn)滑劑。礦物硬度是鑒定礦物的重要特征之一。高硬度的礦物如金剛石、剛玉等，其高硬度的性能已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)技術(shù)，如高速切削、高級(jí)研磨以及用于電氣、航空、精密儀表等。

硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。硬度不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。

硬度試驗(yàn)根據(jù)其測(cè)試方法的不同可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。

布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW)（參照GB/T231－1984），生產(chǎn)中常用布氏硬度法測(cè)定經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)的鋼件，以及鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等毛胚或半成品的硬度。

洛氏硬度可分為HRA、HRB、HRC、HRD四種，它們的測(cè)量范圍和應(yīng)用范圍也不同。一般生產(chǎn)中HRC用得最多。壓痕較小，可測(cè)較薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。維氏硬度以HV表示（參照GB/T4340-1999），測(cè)量極薄試樣。

維氏硬度簡(jiǎn)介維氏硬度是以壓痕測(cè)量材料硬度的方法，一般用于表示金屬的的硬度，用符號(hào)HV表示。維氏硬度是通過用一個(gè)相對(duì)面間夾角為136度的金剛石正棱錐體壓頭，在規(guī)定...[查看全部]

里氏硬度是用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定速度沖擊試樣表面，用沖頭在距離試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度之比計(jì)算出的數(shù)值，因LEEB博士提出而得名，故而叫里氏硬度。里氏硬度是由瑞士LEEB博士1978年首次提出的全新的硬度測(cè)量方法，依據(jù)里氏硬度測(cè)量原理，可以對(duì)多種金屬材料進(jìn)行高精度檢測(cè)。

OU2100里氏硬度計(jì)測(cè)量前可先使用隨機(jī)標(biāo)準(zhǔn)里氏硬度塊對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn),其示值誤差及重復(fù)性應(yīng)不大于表5的規(guī)定。

注：隨機(jī)硬度塊的數(shù)值是用標(biāo)定過的里氏硬度計(jì)，在其上垂直向下測(cè)定5次，取其算術(shù)平均值作為隨機(jī)硬度塊的硬度值。

如該值超標(biāo)，可以使用用戶校準(zhǔn)功能進(jìn)行校準(zhǔn)。

1、啟動(dòng)

將沖擊裝置插頭插入位于儀器上端的沖擊裝置插口。

按、鍵，此時(shí)電源接通，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。

2、加載

向下推動(dòng)加載套鎖住沖擊體；對(duì)于DC型沖擊裝置，則可將加載桿吸于試驗(yàn)表面，將DC型沖擊裝置插入加載桿，直到停止位置為止，此時(shí)就完成了加載。

3、定位

將沖擊裝置支承環(huán)按選定的測(cè)量方向緊壓在試樣表面上，沖擊方向應(yīng)與試驗(yàn)面垂直；

4、測(cè)量

按動(dòng)沖擊裝置上部的釋放按鈕，進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)要求試樣、沖擊裝置、操作者均穩(wěn)定，并且作用力方向應(yīng)通過沖擊裝置軸線。

試樣的每個(gè)測(cè)量部位一般進(jìn)行五次試驗(yàn)。數(shù)據(jù)分散不應(yīng)超過平均值的±15HL。

任意兩壓痕之間距離或任一壓痕中心距試樣邊緣距離應(yīng)符合規(guī)定。

對(duì)于特定材料，欲將里氏硬度值較準(zhǔn)確地?fù)Q算為其他硬度值，必須作對(duì)比試驗(yàn)以得到相應(yīng)換算關(guān)系。方法是：用檢定合格的里氏硬度計(jì)和相應(yīng)的硬度計(jì)分別在同一試樣上進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于每一個(gè)硬度值，在三個(gè)以上需要換算的硬度壓痕周圍均勻分布地各測(cè)定5點(diǎn)里氏硬度，用里氏硬度平均值和相應(yīng)硬度平均值分別作為對(duì)應(yīng)值，作出硬度對(duì)比曲線，對(duì)比曲線至少應(yīng)包括三組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

里氏硬度計(jì)的計(jì)算公式如下：

HL=1000×Vb /Va ,式中：

HL————里氏硬度符號(hào)

Va————球

布氏硬度是以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。

布氏硬度范圍為8~650HBW。由于金屬材料有硬有軟，被測(cè)工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力F和壓頭直徑D，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。

因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求能使用不同大小的試驗(yàn)力和壓頭直徑，對(duì)于同一種材料采用不同的F和D進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。

對(duì)于某些金屬材料來說，可以根據(jù)布氏硬度值粗略地確定其抗拉強(qiáng)度值

洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)，稱為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。

當(dāng)HB 450或者試樣過小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來表示：

HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。

HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N(合10kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N(合60kgf)；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭，然后