硬度反映了材料彈塑性變形特性，是一項重要的力學(xué)性能指標。與其他力學(xué)性能的測試方法相比，硬度試驗具有下列優(yōu)點：試樣制備簡單，可在各種不同尺寸的試樣上進行試驗，試驗后試樣基本不受破壞；設(shè)備簡便，操作方便，測量速度快；硬度與強度之間有近似的換算關(guān)系，根據(jù)測出的硬度值就可以粗略地估算強度極限值。所以硬度試驗在實際中得到廣泛地應(yīng)用。
硬度測定是指反一定的形狀和尺寸的較硬物體（壓頭）以一定壓力接觸材料表面，測定材料在變形過程中所表面出來的抗力。有的硬度表示了材料抵抗塑性變形的能力（如不同載荷壓入硬度測試法），有的硬度表示材料抵抗彈性變形的能力（如肖氏硬度）。通常壓入載荷大于9.81n（1kgf）時測試的硬度叫宏觀硬度，壓力載荷小于9.81n（1kgf）時測試的硬度叫微觀硬度。前者用于較在尺寸的試件，希反映材料宏觀范圍性能；后者用于小而薄的試件，希反映微小區(qū)域的性能，如顯微組織中不同的相的硬度，材料表面的硬度等。
硬度計的種類很多，這里重點介紹zui常用的洛氏、布氏、維氏和顯微硬度測試法。
14.1 洛氏硬度測試法
一、洛氏硬度的測量原理
洛氏硬度測量法是zui常用的硬度試驗方法之一。它是用壓頭（金剛石圓錐或淬火鋼球）在載荷（包括預(yù)載荷和主載荷）作用下，壓入材料的塑性變形濃度來表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。
0-0：未加載荷，壓頭未接觸試件時的位置。
1-1：壓頭在預(yù)載荷p0（98.1n）作用下壓入試件深度為h0時的位置。h0包括預(yù)載所相起的彈形變形和塑性變形。
2-2：加主載荷p1后，壓頭在總載荷p= p0+ p1的作用下壓入試件的位置。
3-3：去除主載荷p1后但仍保留預(yù)載荷p0時壓頭的位置，壓頭壓入試樣的深度為h1。由于p1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，此時壓頭受主載荷作用實際壓入的濃度為h= h1-h0。實際代表主載p1造成的塑性變形深度。
h值越大，說明試件越軟，h值越小，說明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù)k減去壓痕深度h的數(shù)值來表示硬度的高低。并規(guī)定0.002mm為一個洛氏硬度單位，用符號hr表示，則洛氏硬度值為：
此值為無量綱數(shù)。測量時可直接在表盤上讀出。表盤上有紅、黑兩種刻度，紅色的30和黑色的0相重合。
使用金剛石圓錐壓頭時，常數(shù)k為0.2mm，硬度值由黑色表盤表示，此時
使用鋼球（φ=1.588mm）壓頭時，常數(shù)k為0.26mm，硬度值由紅色表盤表示，此時
洛氏硬度計的壓頭共有5種，其中zui常用的有兩種：一種是頂角為120°的金剛石圓錐壓頭，用來測試高硬度的材料；另一種是直徑為的淬火鋼球，用來測軟材料的硬度。對于特別軟的材料，有時還使用直徑為的鋼球作壓頭，不過這幾種比較少用。
為了擴大洛氏硬度的測量范圍，可用不同的壓頭和不同的總載荷配成不同標度的洛氏硬度。洛氏硬度共有15種標度供選擇，它們分別為：hra，hrb，hrc，hrd，hre，hrf，hrg，hrh，hrk，hrl，hrm，hrp，hrr，hrs，hrv。其中常用的幾種標度列表如下：
表14-1各種洛氏硬度值的符號及應(yīng)用
標度符號
壓頭
總載荷
n（kg）
表盤上
刻度顏色
常用硬度
值范圍
應(yīng)用舉例
hra
金剛石圓錐
588.6（60）
黑色
70~85
碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等
hrb
1.588mm鋼球
981（100）
紅色
25~100
軟鋼、退火鋼、銅合金
hrc
金剛石圓錐
1471.5（150）
黑色
20~67
淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等
hrd
金剛石圓錐
981（100）
黑色
40~77
薄鋼板、中等厚度的表面硬化工件
hre
3.175mm鋼球
981（100）
紅色
70~100
鑄鐵、鋁、鎂合金、軸承合金
hrf
1.588mm鋼球
588.6（60）
紅色
40~100
薄板軟鋼、退火銅合金
hrg
1.588mm鋼球
1471.5（150）
紅色
31~94
磷青銅、鈹青銅
hrh
3.175mm鋼球
588.6（60）
紅色
鋁、鋅、鉛
二、洛氏硬度計的構(gòu)造
洛氏硬度計種類很多，構(gòu)造各不相同，但構(gòu)造原理及主要部件都相同。
①- 壓頭 ②-載荷法碼 ③--主杠桿 ④-測量杠桿 ①--讀數(shù)百分表 ②--裝壓腦處
⑤-表盤 ⑥-緩沖裝置 ⑦--載物臺 ⑧-升降絲杠 ③-載物臺 ④--升降絲杠手輪
⑤--加載手輪 ⑥--卸載手輪
14.2 布氏硬度測試法
一、布氏硬度的測量原理
選擇一事實上的載荷p，把直徑為d的淬火鋼球壓入試件表面并保持一定時間，然后卸去載荷，測量鋼球在試樣表面壓出的壓痕直徑d，計算出壓痕面積，算出載荷p與壓痕面積的比值，這個比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符號hb表示。布氏硬度的測量原理如圖11-4所示。設(shè)壓痕的深度為h，則壓痕的球冠面積為：
式中：p——測試用的載荷（kg）；
d——壓頭鋼球的直徑（mm）；
d&mdash