硬度試驗是機械性能試驗中zui簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗，生產(chǎn)上需要一個比較準確的硬度和強度的換算關(guān)系。

1.里氏硬度計（Dietmar Leeb）

里氏硬度是根據(jù)的里氏硬度測試原理利用的微處理器技術(shù)設計而成。

2.布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負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）。

3.洛氏硬度計

（HR）當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的情況

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）。

4. 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）。

5 努氏硬度(HK)

適用于高硬度材料的硬度測試（一般HV1000硬度以上的硬度測量）。

6.還有肖氏硬度計

7.韋氏硬度計（HW）

適用于鋁合金類產(chǎn)品的韋氏硬度值測量。

8 石膏硬度計

適用于建筑石膏硬度測量，將鋼球置于試件上，測量在固定荷載作用下球痕的深度，經(jīng)計算得出試件的石膏硬度。

以上硬度只是常用的幾種，另外還有肖氏（HS）硬度、邵氏（HS）硬度、巴氏硬度、摩氏硬度等。實踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應關(guān)系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。

    硬度是材料力學性能中很重要的一項指標，和強度一樣，它們其實都是在考量材料受力與變形之間的關(guān)系。因此，傳統(tǒng)的硬度測量手段，或者說，試驗方法，都是與力值(也就是負荷)直接相關(guān)的，比如，常見的布、洛、維硬度計，包括韋伯斯特硬度計、巴氏硬度計，都是直接將力加載在材料表面，然后觀察變形，只不過，有的關(guān)注的是水平方向的變形(布氏)、有的關(guān)注的是深度方向的變形(洛氏)、有的給予綜合考慮(維氏)。當然，隨著機電技術(shù)和光學技術(shù)的發(fā)展，以及為了應用的方便，于是又出現(xiàn)了電機加載、CCD觀察壓痕等等形式。
    但是，萬變不離其宗，馬甲再怎么換，這些傳統(tǒng)的試驗方式其實質(zhì)還是一樣，輔助技術(shù)的出現(xiàn)，并不代表著這些試驗方法變得更先進了，而它們(布絡維)的換算關(guān)系也仍然是基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
    里氏硬度計則是完全不同的試驗方法，它不再是直接的力與變形的關(guān)系，實際上，借助的是動量守恒原理。質(zhì)量一定的一個球頭，以已知的初始速度撞擊材料表面，獲得一個反彈速度，人們用這兩個速度之比來表征硬度。這里，有個隱含的前提，即，被測材料的質(zhì)量相對于球頭來講，應該要足夠大，而且微觀上講，不能因撞擊產(chǎn)生振動。所以，里氏在測量小工件、薄工件(包括薄壁管)是不合適的。
    大家可能覺得奇怪，不是要講超聲波硬度計嗎?怎么扯那么遠?我繞這一大圈的目的，是想幫助大家理解(或者說建立)一個概念：不同的試驗方法之間，不存在誰更高級、誰更準確、誰更先進的問題，核心在于，針對具體應用，要關(guān)注其合理性與適用性。
    從前面繞的那一大圈，我們可以知道，傳統(tǒng)的方式是直接加力、然后觀察壓痕。除了洛氏是看壓痕深度之外，布氏值和維氏值其實是力值F和壓痕面積d2的關(guān)系。這一點，務請記牢，后面對于你理解超聲硬度計的合理性非常有幫助。
    探頭中間是一根振動棒，振動棒的下端是一個維氏壓頭。開機時，振動棒產(chǎn)生超聲振動，當然，這個振動你肉眼是觀察不到的，但是，可以被固定在振動棒上的一組壓電晶片感應到，并由此計算出一個振動頻率。 這時候，讓我們展開想象，把這根振動棒看做是一根彈簧，不斷地被壓縮、然后松開，也就是說，以一個固定的頻率震蕩著。
    當我們把這樣一根“彈簧”的尖端，就是那個維氏壓頭，緊緊地壓進材料表面，會出現(xiàn)什么情況呢?我們知道，材料有彈性模量，微觀上，振動棒這個“彈簧”就會把震蕩傳遞給材料的微觀晶粒，于是這些晶粒也開始震蕩，你同樣可以想象，這是又一根“彈簧”在震蕩。
    剛開始，這兩根“彈簧”的震蕩頻率并不相同，但逐漸地，它們會趨于同步，也就是說兩根彈簧”連在一起后，會產(chǎn)生共振，(當然，這個“逐漸地”的過程很快，也就一兩秒鐘的事)，于是，振動棒上的另一組壓電晶片監(jiān)測到了這個共振的頻率，這樣，振動棒初始的頻率和共振后的頻率的變化量也就可以被計算出來了。
    我們又知道，材料硬度越高，受力后的壓痕面積越小，硬度越低，壓痕面積就越大。這時，我們來看看下面的公式： 式中，△f代表頻率變化量，Eeff代表彈性模量，A代表壓痕面積?！鱢=(Eeff，A)，這個公式表示，△f與Eeff和A存在可計算的比例關(guān)系。而在前面講過，硬度值其實也是與力F和壓痕面積A存在可計算的比例關(guān)系，也就是圖中的HV=F/A。
    維氏機產(chǎn)生的壓痕本來就很小，而壓痕邊緣的判定是由人來觀察的，難免出現(xiàn)錯誤。而振動棒的壓痕就更小，但頻率卻可以借由電路的計算精確得到，于是，如果我們知道某種材料的彈性模量，又測得了頻率，那我們完全可以借助換算關(guān)系用△f與Eeff來表示A、而不用去測量壓痕直徑。
    這樣，如果力值事先設定(振動棒壓緊到材料表面，靠的就是壓緊彈簧——這是真的彈簧，而彈簧的壓緊力是可以事先設定的，這就是超聲波探頭有不同型號的緣故，其型號的不同，就是取決于彈簧壓緊力，有10N、20N，等等)，那么，硬度值的公式完全可以轉(zhuǎn)化成：HV=F/(△f，Eeff)，你看，根本不用費心去觀察壓痕了、也不用擔心“壓痕邊緣不清晰”所帶來的誤差了。
    但是且慢，如果只是這樣的應用，還是顯示不出超聲測硬度的好處，因為，不同材料，其彈性模量必定有差異，你得先把彈性模量給測出來——除非你事先知道。 那么怎么辦?正確的應用應該是這樣的：一種材料，應事先做一個樣塊，先用臺式機打出值，然后，用超聲波硬度計也打一次值，根據(jù)臺式機打出的值，對超聲波硬度計進行標定，標定之后，只要是同種材料，就可以直接用超聲波硬度計打值了。

超聲波硬度計的原理

    硬度是材料力學性能中很重要的一項指標，和強度一樣，它們其實都是在考量材料受力與變形之間的關(guān)系。因此，傳統(tǒng)的硬度測量手段，或者說，試驗方法，都是與力值(也就是負荷)直接相關(guān)的，比如，常見的布、洛、維硬度計，包括韋伯斯特硬度計、巴氏硬度計，都是直接將力加載在材料表面，然后觀察變形，只不過，有的關(guān)注的是水平方向的變形(布氏)、有的關(guān)注的是深度方向的變形(洛氏)、有的給予綜合考慮(維氏)。當然，隨著機電技術(shù)和光學技術(shù)的發(fā)展，以及為了應用的方便，于是又出現(xiàn)了電機加載、CCD觀察壓痕等等形式。    但是，萬變不離其宗，馬甲再怎么換，這些傳統(tǒng)的試驗方式其實質(zhì)還是一樣，輔助技術(shù)的出現(xiàn)，并不代表著這些試驗方法變得更先進了，而它們(布絡維)的換算關(guān)系也仍然是基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)。    里氏硬度計則是完全不同的試驗方法，它不再是直接的力與變形的關(guān)系，實際上，借助的是動量守恒原理。質(zhì)量一定的一個球頭，以已知的初始速度撞擊材料表面，獲得一個反彈速度，人們用這兩個速度之比來表征硬度。這里，有個隱含的前提，即，被測材料的質(zhì)量相對于球頭來講，應該要足夠大，而且微觀上講，不能因撞擊產(chǎn)生振動。所以，里氏在測量小工件、薄工件(包括薄壁管)是不合適的。    大家可能覺得奇怪，不是要講超聲波硬度計嗎?怎么扯那么遠?我繞這一大圈的目的，是想幫助大家理解(或者說建立)一個概念：不同的試驗方法之間，不存在誰更高級、誰更準確、誰更先進的問題，核心在于，針對具體應用，要關(guān)注其合理性與適用性。    從前面繞的那一大圈，我們可以知道，傳統(tǒng)的方式是直接加力、然后觀察壓痕。除了洛氏是看壓痕深度之外，布氏值和維氏值其實是力值F和壓痕面積d2的關(guān)系。這一點，務請記牢，后面對于你理解超聲硬度計的合理性非常有幫助。    探頭中間是一根振動棒，振動棒的下端是一個維氏壓頭。開機時，振動棒產(chǎn)生超聲振動，當然，這個振動你肉眼是觀察不到的，但是，可以被固定在振動棒上的一組壓電晶片感應到，并由此計算出一個振動頻率。 這時候，讓我們展開想象，把這根振動棒看做是一根彈簧，不斷地被壓縮、然后松開，也就是說，以一個固定的頻率震蕩著。    當我們把這樣一根“彈簧”的尖端，就是那個維氏壓頭，緊緊地壓進材料表面，會出現(xiàn)什么情況呢?我們知道，材料有彈性模量，微觀上，振動棒這個“彈簧”就會把震蕩傳遞給材料的微觀晶粒，于是這些晶粒也開始震蕩，你同樣可以想象，這是又一根“彈簧”在震蕩。    剛開始，這兩根“彈簧”的震蕩頻率并不相同，但逐漸地，它們會趨于同步，也就是說兩根彈簧”連在一起后，會產(chǎn)生共振，(當然，這個“逐漸地”的過程很快，也就一兩秒鐘的事)，于是，振動棒上的另一組壓電晶片監(jiān)測到了這個共振的頻率，這樣，振動棒初始的頻率和共振后的頻率的變化量也就可以被計算出來了。    我們又知道，材料硬度越高，受力后的壓痕面積越小，硬度越低，壓痕面積就越大。這時，我們來看看下面的公式： 式中，△f代表頻率變化量，Eeff代表彈性模量，A代表壓痕面積。△f=(Eeff，A)，這個公式表示，△f與Eeff和A存在可計算的比例關(guān)系。而在前面講過，硬度值其實也是與力F和壓痕面積A存在可計算的比例關(guān)系，也就是圖中的HV=F/A。    維氏機產(chǎn)生的壓痕本來就很小，而壓痕邊緣的判定是由人來觀察的，難免出現(xiàn)錯誤。而振動棒的壓痕就更小，但頻率卻可以借由電路的計算精確得到，于是，如果我們知道某種材料的彈性模量，又測得了頻率，那我們完全可以借助換算關(guān)系用△f與Eeff來表示A、而不用去測量壓痕直徑。    這樣，如果力值事先設定(振動棒壓緊到材料表面，靠的就是壓緊彈簧——這是真的彈簧，而彈簧的壓緊力是可以事先設定的，這就是超聲波探頭有不同型號的緣故，其型號的不同，就是取決于彈簧壓緊力，有10N、20N，等等)，那么，硬度值的公式完全可以轉(zhuǎn)化成：HV=F/(△f，Eeff)，你看，根本不用費心去觀察壓痕了、也不用擔心“壓痕邊緣不清晰”所帶來的誤差了。    但是且慢，如果只是這樣的應用，還是顯示不出超聲測硬度的好處，因為，不同材料，其彈性模量必定有差異，你得先把彈性模量給測出來——除非你事先知道。 那么怎么辦?正確的應用應該是這樣的：一種材料，應事先做一個樣塊，先用臺式機打出值，然后，用超聲波硬度計也打一次值，根據(jù)臺式機打出的值，對超聲波硬度計進行標定，標定之后，只要是同種材料，就可以直接用超聲波硬度計打值了。