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强度计算.基本概念：硬度：13.硬度测试标准与规范解读

1强度计算：硬度的基本概念

1.1硬度的定义

硬度是材料抵抗局部塑性变形，特别是抵抗压痕或划痕的能力。它是衡量

材料强度的一个重要指标，通常通过硬度测试来确定。硬度测试可以提供关于

材料表面的耐磨性、抗压强度以及加工性能的信息，对于材料的选择和应用具

有指导意义。

1.2硬度的分类

硬度的分类主要依据测试方法的不同，常见的硬度测试方法包括：

1.2.1布氏硬度（BrinellHardness,HB）

布氏硬度测试是通过将一定直径的硬质合金球或钢球在一定载荷下压入试

样表面，保持一定时间后卸载，测量压痕直径，从而计算出硬度值。布氏硬度

适用于测试较软的金属材料，如退火钢、铸铁等。

1.2.2洛氏硬度（RockwellHardness,HR）

洛氏硬度测试使用一个尖端为金刚石或钢球的压头，在预加载荷下先压入

试样表面，然后施加主载荷，再卸载，测量压痕深度的变化。洛氏硬度值分为

HRA、HRB、HRC等，适用于不同硬度范围的材料测试。

1.2.3维氏硬度（VickersHardness,HV）

维氏硬度测试使用一个正四棱锥形的金刚石压头，在一定载荷下压入试样

表面，保持一定时间后卸载，测量压痕对角线长度，从而计算出硬度值。维氏

硬度测试可以用于测试各种硬度的材料，且压痕形状规则，便于测量和比较。

1.2.4示例：布氏硬度计算

假设我们进行布氏硬度测试，使用直径为10mm的硬质合金球，施加载荷

为3000kgf，保持时间10秒，测得压痕直径为4mm。

根据布氏硬度计算公式：

2

=

22

−−

其中：-是载荷（kgf）-是压头直径（mm）-是压痕直径（mm）

1

#布氏硬度计算示例

importmath

#定义变量

P=3000#载荷，单位：kgf

D=10#压头直径，单位：mm

d=4#压痕直径，单位：mm

#计算布氏硬度

HB=(2*P)/(math.pi*D*(d-math.sqrt(d**2-D**2)))

print(f布氏硬度值为：{HB:.2f}HB)

1.2.5示例：洛氏硬度测试

洛氏硬度测试中，假设预加载荷为10kgf，主载荷为60kgf，使用尖端为金

刚石的压头，测得压痕深度变化为0.02mm。

洛氏硬度值的计算较为复杂，通常需要查表或使用特定的公式，这里我们

简化为直接给出洛氏硬度值。

#洛氏硬度示例

#假设测试结果直接给出洛氏硬度值

HR=50#洛氏硬度值

print(f洛氏硬度值为：{HR}HR)

1.2.6示例：维氏硬度计算

假设进行维氏硬度测试，使用载荷为1kgf，保持时间10秒，测得压痕对角

线长度为0.2mm。

维氏硬度计算公式为：

1.8544

=

其中：-是载荷（kgf）-是压痕对角线长度（mm）

#维氏硬度计算示例

#定义变量

P=1#载荷，单位：kgf

d=0.2#压痕对角线长度，单位：mm

#计算维氏硬度

HV=1.8544*P/(d**2)

print(f维氏硬度值为：{HV:.2f}HV)

以上示例展示了不同硬度测试方法的基本计算过程，实际应用中应根据具

体测试标准和规范进行操作。

2

2硬度测试方法与原理

2.1压痕硬度测试

2.1.1原理

压痕硬度测试是通过将一个硬质压头在一定载荷下压入材料表面，测量压

痕的深度或面积来确定材料硬度的一种方法。这种测试方法能够提供材料抵抗

塑性变