硬度检测
一.业务介绍
金属硬度检测是材料性能检测中一项关键业务，旨在测量金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度作为金属材料的重要力学性能指标之一，与材料的耐磨性、强度、疲劳性能等密切相关。通过硬度检测，能够快速评估金属材料的质量，为材料的选择、加工工艺的优化以及产品质量控制提供重要依据，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天等众多行业。
二.检测项目
洛氏硬度测试
布氏硬度测试
维氏硬度测试
显微硬度测试
努式硬度测试
里氏硬度测试
纳米硬度测试
三.检测方法
1.布氏硬度检测法
以一定直径的硬质合金球为压头，用相应的试验力将其压入被测金属表面，保持规定时间后卸除试验力，通过测量压痕直径，依据公式计算出布氏硬度值。操作时，先根据材料预估硬度范围选择合适的试验力和压头直径，再将样品平稳放置在工作台上，启动设备施加试验力，待保荷时间结束后卸载，用读数显微镜测量压痕直径，最后通过布氏硬度计算公式得出结果。这种方法适用于测量退火、正火、调质处理后的中、低硬度金属材料，如灰铸铁、有色金属等。
2.洛氏硬度检测法
采用金刚石圆锥体或钢球作为压头，分初试验力和主试验力两次施加试验力。先施加初试验力，使压头与试样表面良好接触，再加上主试验力，保荷后卸除主试验力，仅保留初试验力，根据压痕深度增量计算洛氏硬度值。在检测过程中，需根据材料和硬度范围选择合适的标尺，如 HRA、HRB、HRC 等。将样品放置在硬度计工作台上，调整位置使压头对准测试点，依次施加初试验力和主试验力，试验结束后从硬度计表盘上直接读取硬度值。该方法操作简便、迅速，适用于各种金属材料，尤其是淬火钢等硬度较高的材料。
3.维氏硬度检测法
利用相对面夹角为 136° 的正四棱锥体金刚石压头，在一定试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，测量压痕对角线长度，进而计算出维氏硬度值。操作时，先根据样品厚度和硬度选择合适的试验力，将样品固定在工作台上，使压头垂直对准测试点，施加试验力并保荷，卸力后用显微镜测量压痕对角线长度，通过公式计算维氏硬度值。维氏硬度检测法测量精度高，可测量薄件、表面渗层及微小零件的硬度，适用于各种金属材料，尤其是对硬度值精度要求较高的场合。
四.相关标准
1.布氏硬度检测标准
现行标准为 GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》，它等效采用国际标准 ISO 6506-1:2014 。该标准详细规定了使用硬质合金球压头，在一定试验力作用下压入试样表面，通过测量压痕直径计算布氏硬度值的方法。标准中明确了试验力、压头直径的选择原则，以及硬度值的表示方法。如对于不同的金属材料和厚度，需匹配相应的试验力与压头直径组合，像测试有色金属时，试验力保持时间通常为 30s ，并规定了布氏硬度值的表示，例如 530HBW5/750 ，代表用直径 5mm 的硬质合金球，在 7355N（750kgf）试验载荷作用下，保持 10 - 15s 测得的布氏硬度值为 530 。
2.洛氏硬度检测标准
GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》是洛氏硬度检测遵循的标准，它等同采用 ISO 6508-1:2016。此标准涵盖了采用金刚石圆锥体或钢球作为压头，分初试验力和主试验力两次加载测定洛氏硬度的流程。标准针对不同材料和硬度范围，规范了 HRA、HRB、HRC 等标尺的选用，以及试验力的施加、保持和卸载步骤，确保硬度计表盘读数的准确性和可靠性。
3.维氏硬度检测标准
GB/T 4340.1-2023《金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》对应国际标准 ISO 6507-1:2018 ，规定了利用相对面夹角为 136° 的正四棱锥体金刚石压头进行维氏硬度测试的方法。它对根据样品厚度和硬度选择合适试验力给出指导，详细说明了压痕对角线长度测量、维氏硬度值计算的具体要求，保证了对薄件、表面渗层及微小零件硬度检测的高精度。
除上述常见的金属硬度检测标准外，还有针对特殊材料或应用场景的标准，如测量金属薄板和薄膜材料硬度的巴氏硬度测试标准等。在实际检测过程中，严格依据对应标准开展工作，才能获得准确且具有可比性的硬度检测结果，为金属材料性能评估提供可靠依据。
