《材料物理性能》课程教学课件（PPT讲稿）材料的硬度

材料物理性能 材料的硬度

材料的硬度

硬度，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。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。对金属材料而 言，硬度反映的是材料抵抗塑性变形的能力；对陶瓷和矿物而言，硬 度反映的是材料抵抗破坏的能力。 硬度没有统一的定义，各硬度测试体系单位不同，也没有固定的换算 关系

硬度，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。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。对金属材料而 言，硬度反映的是材料抵抗塑性变形的能力；对陶瓷和矿物而言，硬 度反映的是材料抵抗破坏的能力。 硬度没有统一的定义，各硬度测试体系单位不同，也没有固定的换算 关系

主要内容 主要内容： 1.硬度的起源 2.硬度的种类 3.常见的测试方法

主要内容 主要内容： 1.硬度的起源 2.硬度的种类 3.常见的测试方法

1,硬度的起源 在硬度这个术语未被提出的时候，人们是怎么样判断物体的硬度的呢？ 那时人们都是通过最简单的物理相撞的办法，相对的判断一下，相撞 的物体哪个比较硬。 石头胜出 脑袋胜出

1.硬度的起源 在硬度这个术语未被提出的时候，人们是怎么样判断物体的硬度的呢？ 那时人们都是通过最简单的物理相撞的办法，相对的判断一下，相撞 的物体哪个比较硬。 石头胜出 脑袋胜出

通过上述大量的实验研究，人们在撞碎脑袋之前总结出了一套硬度排行榜。 比如：1812年由德国矿物学家莫斯(Frederich Mohs)提出表 示矿旷物硬度的一种标准。他利用的方法就是划痕法，先将试 验前期撞脑袋得到的最硬材料“金刚石”，作为统一量具， 赢氏硬厚 将其制作成棱锥形金刚钻针，然后刻划试验矿物，将矿物表 面发生的划痕按深度分为10级，得到相对硬度。 后来人们根据这一原理，不断的延伸，测量了各种材料的莫氏硬度。 直到更加完善的现代硬度测量仪的出现之前，一直延用这一办法。 于@写

通过上述大量的实验研究，人们在撞碎脑袋之前总结出了一套硬度排行榜。 比如：1812年由德国矿物学家莫斯(Frederich Mohs)提出表 示矿物硬度的一种标准。他利用的方法就是划痕法，先将试 验前期撞脑袋得到的最硬材料“金刚石”，作为统一量具， 将其制作成棱锥形金刚钻针，然后刻划试验矿物，将矿物表 面发生的划痕按深度分为10级，得到相对硬度。 后来人们根据这一原理，不断的延伸，测量了各种材料的莫氏硬度。 直到更加完善的现代硬度测量仪的出现之前，一直延用这一办法

莫斯分别测量了十种矿石，并定义了等级。滑石tac)1级（硬度最小），石膏 (gy psum)2级，方解石(calcite))3级，萤石(fluorite)4级，磷灰石(apatite)5级，正长 石(feldspar:;orthoclase;periclase)6级，石英(quartz)7级，黄玉(topaz)8级，刚玉 (corundum)9级，金刚石(diamond)10级。这就是最早的硬度表，人们称为“莫氏硬 度表”。 滑石 石膏 方解石{ 萤石磷灰石 长石■石英壶黄玉 刚玉金刚石

莫斯分别测量了十种矿石，并定义了等级。滑石(talc)1级（硬度最小），石膏 (gypsum)2级，方解石(calcite)3级，萤石(fluorite)4级，磷灰石(apatite)5级，正长 石(feldspar;orthoclase;periclase)6级，石英(quartz)7级，黄玉(topaz)8级，刚玉 (corundum)9级，金刚石(diamond)10级。这就是最早的硬度表，人们称为“莫氏硬 度表”

莫氏硬度标准最初是随意定出的，划痕的深浅很大程度上取决实验者的力 气。莫氏硬度并不能精确地用于确定材料的硬度，例如10级和9级之间的实 际硬度差就远大于2级和1级之间的实际硬度差，但方便实用。常用以测定 天然矿物的相对硬度。 吃了这颗大力金刚丸，金刚石也能划出道 知乎@道哥

莫氏硬度标准最初是随意定出的，划痕的深浅很大程度上取决实验者的力 气。莫氏硬度并不能精确地用于确定材料的硬度，例如10级和9级之间的实 际硬度差就远大于2级和1级之间的实际硬度差，但方便实用。常用以测定 天然矿物的相对硬度

经过多年的完善，现在我们使用莫氏硬度计测量矿物质硬度的10种矿物质标准。莫氏硬度 值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。莫氏硬度计所测的相对硬度用1~10数字 表示，根据实测情况，可分别用等于、大于、小于某硬度级别，表示样品莫氏硬度值或范 围在肉眼鉴定矿物时，通常采用刻划法确定其硬度，并以“莫氏硬度计”中所列举的十种 矿物作为对比的标准。 12 人体组织莫氏硬度值对比： 牙齿(6-7级) 骨骼(3-4级) 指甲(2.5级) 皮肤(1.5级) 人体组织

经过多年的完善，现在我们使用莫氏硬度计测量矿物质硬度的10种矿物质标准。莫氏硬度 值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。莫氏硬度计所测的相对硬度用1~10数字 表示，根据实测情况，可分别用等于、大于、小于某硬度级别，表示样品莫氏硬度值或范 围在肉眼鉴定矿物时，通常采用刻划法确定其硬度，并以“莫氏硬度计”中所列举的十种 矿物作为对比的标准。 人体组织莫氏硬度值对比：

部分金属莫氏硬度值对比： 12 10 不锈钢(5.5级) 钨钢(9级) 6 铁(4-4.5级) 铜(3级) 黄金(2.53级) 金属

部分金属莫氏硬度值对比：

除了莫氏硬度外，还常见布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度等。 布氏硬度由瑞典人(J.A.Brinell)布纳瑞首先提出，故称布氏硬度。它是用一定大小的 载荷P把直径为D的淬火钢球压入被测金属材料表面，保持一段时间后卸除载荷。载荷P 与压痕表面积F的比值即为布氏硬度值，记作HB。 维氏硬度是英国史密斯(Robert L.Smith)和塞德兰德(George E.Sandland)于 1921年在维克斯公司(Vickers Ltd)提出的表示材料硬度的一种标准。它是用一个相 对面间夹角为136度的金刚石正棱锥体压头，在规定载荷F作用下压入被测试样表面，保 持一定时间后卸除载荷，测量压痕对角线长度，进而计算出压痕表面积，最后求出压 痕表面积上的平均压力，即为金属的维氏硬度值，用符号HⅣ表示。· 洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值的指标，以0.002毫米作为一个硬度单位。 在洛氏硬度试验中采用不同的压头和不同的试验力，会产生不同的组合，对应于洛氏硬 度不同的标尺。常用的有3个标尺，其应用涵盖了几乎所有常用的金属材料

除了莫氏硬度外，还常见布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度等。 布氏硬度由瑞典人（J.A.Brinell）布纳瑞首先提出，故称布氏硬度。它是用一定大小的 载荷P把直径为D的淬火钢球压入被测金属材料表面，保持一段时间后卸除载荷。载荷P 与压痕表面积F的比值即为布氏硬度值，记作HB。 维氏硬度是英国史密斯（Robert L. Smith）和塞德兰德（George E. Sandland）于 1921年在维克斯公司（Vickers Ltd）提出的表示材料硬度的一种标准。它是用一个相 对面间夹角为136度的金刚石正棱锥体压头，在规定载荷F作用下压入被测试样表面，保 持一定时间后卸除载荷，测量压痕对角线长度d，进而计算出压痕表面积，最后求出压 痕表面积上的平均压力，即为金属的维氏硬度值，用符号HV表示。. 洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值的指标，以0.002毫米作为一个硬度单位。 在洛氏硬度试验中采用不同的压头和不同的试验力，会产生不同的组合，对应于洛氏硬 度不同的标尺。常用的有3个标尺，其应用涵盖了几乎所有常用的金属材料