钢材硬度的测定

钢管要进行力学性能测试。力学性能测试方法主要分两类，一类是拉伸试验，一类是硬度试验。

1、拉伸试验是将无缝钢管制成试样，在拉伸试验机上将试样拉至断裂，然后测定一项或几项力学性能，通常仅测定抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率。拉伸试验是金属材料最基本的力学性能试验方法，几乎所有的金属材料，只要对力学性能有要求，都规定了拉伸试验。特别是那些形状不便于进行硬度试验的材料，拉伸试验成为唯一的力学性能检测手段。

2、

硬度试验是将一个硬质压头按规定条件缓慢压入试样表面、然后测试压痕深度或尺寸，以此确定材料硬度的大小。硬度试验是材料力学性能试验中最简单、最迅速、最易于实施的方法。硬度试验是非破坏性的，材料硬度值与抗拉强度值之间有近似的换算关系。材料的硬度值可以换算成抗拉强度值，这一点具有很大的实用意义，目前这种方法比较常用。

3、二者对比。拉伸试验不便于测试，并且由硬度换算到强度很方便，因此人们越来越多地只测试材料硬度而较少测试其强度。特别是由于硬度计制造技术的不断进步和推陈出新，一些原来无法直接测试硬度的材料，如无缝钢管、不锈钢板和不锈钢带等，现在都已经可能直接测试硬度了。所以，存在一个硬度试验逐渐代替拉伸试验的趋势。

金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。

a、布氏硬度（hb）

用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（f）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（l）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以hbs（钢球）表示，单位为n/mm2(mpa)。

其计算公式为：

式中：f--压入金属试样表面的试验力，n；

d--试验用钢球直径，mm；

d--压痕平均直径，mm。

测定布氏硬度较准确可靠，但一般hbs只适用于450n/mm2（mpa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。

举例：120hbs10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000kgf（9.807kn）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120n/

mm2（mpa）。

b、洛氏硬度（hk）

洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。即，在初邕试验力（fo）及总试验力（f）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。其值是个无名数，以符号hr表示，所用标尺有a、b、c、d、e、f、g、h、k等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为a、b、c，即hra、hrb、hrc。

硬度分为：①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。②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。③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）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HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），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、HRC、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。

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测得的硬度值表示材料抵抗表面塑性变形的能力。试验时用一定形状的压头在静载荷作用下压入材料表面，通过测量压痕的面积或深度来计算硬度。应用较多的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验 3种方法。

洛氏硬度计是世界上第一台依据洛氏硬度试验原理设计的，只需要单侧接触试样就可测试金属硬度的洛氏硬度计，依靠磁力将洛氏硬度计测头吸附在钢铁表面，不需要对试样进行支撑，测试精度符合标准GB/T230、ISO6508，不低于台式洛氏硬度计。

利用磁力吸盘将硬度计固定在钢铁工件表面，无需支撑，无需取样，不用移动 工件，只要单侧接触即可完成测试。

1.与台式机相同的试验原理和精度，符合标准GB/T230、ISO6508和ASTM E110，经中国计量院检测，误差不大于1.5HR。

2.测试快速，简便，无损。

3.如千分尺一样的鼓轮读数机构，读数方便，重复性好，精度高。

4.配有带灯放大镜，保证在车间较暗处使用时读数方便。

5.可测试平面工件及曲率从Φ50mm到无穷大的曲面工件。

6.用于现场精确测试钢板、钢管、轴类、模具、大锻件及各种大中型热处理零 件、表面淬火及组装设备上的零件，特别适于测试焊缝和热影响区的硬度。

7.用于生产检验和验收检验，可代替精度不高的里氏硬度计。

8.可溯源的标准硬度块。

9.经标准洛氏硬度计检验合格的压头。

10.用于校验试验力的测力仪可溯源到国家副基准。

尺寸精度：包括外径、壁厚、长度等尺寸精度的检测，确保钢管的尺寸满足要求。

化学成分：检测钢管的化学成分，包括碳含量、硫含量、磷含量等，以确保钢管的质量符合标准要求。

机械性能：检测钢管的拉伸强度、屈服强度、延伸率等机械性能指标，以确保钢管的强度和韧性满足要求。

金相组织：检测钢管的金相组织，包括晶粒大小、相组成等，以确保钢管的组织结构符合标准要求。

硬度：检测钢管的硬度，包括材料的表面硬度和内部硬度，以确保钢管的硬度符合要求。

表面质量：检测钢管的表面质量，包括表面光洁度、氧化皮、划痕等，以确保钢管的表面质量符合要求。

磁性：检测钢管的磁性，包括磁性强度和磁性方向等，以确保钢管的磁性符合要求。

腐蚀性能：检测钢管的腐蚀性能，包括耐腐蚀性能和抗应力腐蚀性能等，以确保钢管的耐腐蚀性能符合要求。

第一部分：硬度的定义

硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。它代表了固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。

第二部分：硬度的分类

硬度分为：①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。②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。③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）确定材料的硬度。

在不锈钢材料的国家标准中大多数都同时规定了拉伸试验和硬度试验。对于那些不便于进行硬度试验的材料，例如无缝钢管就只规定了拉伸试验。在不锈钢标准中，一般都规定了布、洛、维三种硬度试验方法，测定HB、HRB（或HRC）和HV硬度值，规定三种硬度值只测其一即可。特别是本公司最新研制的便携式表面洛氏硬度计、管材洛氏硬度计，可以对薄至0.05mm的不锈钢板、不锈钢带以及细至4.8mm的无缝钢管进行快速、准确的硬度检测，使得过去在国内难以解决的问题迎刃而解。

无缝钢管一般常用布氏、洛氏、维氏三种指标来衡量其硬度。

1、

在无缝钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径来表示该材料的硬度，既直观，又方便。但是对于较硬的或较薄的钢材的钢管不适用。

2、洛氏硬度

无缝钢管洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不是，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。

3、维氏硬度

无缝钢管维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便，维氏法在钢管标准中很少用。

无缝钢管的表面硬度 材料抵抗硬的物体压入自己表面的能力，叫做硬度。

1 布氏硬度HB 他是以一定的负荷把一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压在材料表面，保持规定时间后卸除负荷，测量材料表面的压痕，按公式用压痕面积来除负荷所得的商HBS为以钢球测得的硬度值；HBW为以硬质合金球测得的硬度值。无缝钢管表面硬度的计算亦相同。

2 洛氏硬度HR 以一定的负荷把淬硬钢球或顶角为120度圆锥形金刚石压入器压入钢管材料表面，然后以材料表面上凹坑的深度来计算硬度的大小。

3 表面洛氏硬度 实验原理跟洛氏硬度一样，它适用于钢材表面经渗碳，氮化等处理的表面层硬度以及薄，无缝管小试件硬度的测定。

4 维氏硬度HV 以一定负荷把136度方锥形金刚石压头压在材料表面，保持规定时间后卸除负荷，测量材料表面的压痕对角线平均长度，按公式用压痕面积来除负荷所得的商。