硬度测试是什么？怎么做？一篇看懂常见方法、标准与操作要点

硬度是金属材料最常用、最直观的力学性能指标之一，它反映材料抵抗局部塑性变形（如压痕、划痕）的能力，直接与材料的强度、耐磨性、切削加工性、热处理效果密切相关。在汽车零件、模具刀具、航空紧固件、压力容器、医疗器械、齿轮轴类等产品中，硬度不合格往往是热处理失效、材质软化、早期磨损、疲劳断裂的直接表现。硬度测试因其操作简单、速度快、损伤小（部分无损）、成本低，已成为来料检验、生产过程控制、热处理质量验证、质量纠纷仲裁中最频繁使用的检测项目。准确的硬度数据不仅是材料“硬不硬”的快速判断，更是后续加工和使用安全性的重要依据。

硬度测试概述

硬度测试是通过在材料表面施加规定形状的压头（球、锥、金刚石等），以一定载荷压入，测量压痕尺寸或深度，从而量化材料硬度的力学性能试验。硬度不是单一物理量，而是综合反映强度、塑性、韧性等性能的复合指标。

主要类型包括：

压入法：布氏（HB）、洛氏（HR）、维氏（HV）
回弹法：里氏（HL）
其他：努氏（HK）、肖氏（HS）、表面洛氏（HR15N/HR30N等）

不同方法适用于不同硬度范围、样品尺寸、表面状态和测试需求。

常见硬度测试方法及原理

布氏硬度（HB / HBW）

原理：用一定直径的硬质合金球以规定载荷压入试样表面，保持规定时间后卸载，测量压痕直径，计算硬度值。适用于较软材料（如铸铁、铝合金、低碳钢），压痕大，代表性好。

洛氏硬度（HRC / HRB / HRA 等）

原理：先施加初载荷，再加主载荷，卸除主载荷后保留初载荷，测量压痕深度差。HRC（金刚石锥，150kgf）最常用，适用于淬硬钢、工具钢、模具钢；HRB（钢球，100kgf）用于软钢、铜合金。

维氏硬度（HV）

原理：用金刚石四方锥体压头以规定载荷压入，测量两条对角线长度，计算平均值。载荷范围广（0.098N–980N），适用于薄层、渗碳层、小零件、显微区域，精度最高。

里氏硬度（HL）

原理：用规定质量的冲击体以一定速度撞击试样表面，测量回弹速度与冲击速度之比。便携式、无损或微损，适用于现场、大型工件、无法取样场合。

应用领域

热处理车间：淬火、回火、渗碳、氮化后硬度均匀性与合格性验证
模具与刀具：HRC58–65高硬度控制，确保耐磨性与抗崩刃
汽车与机械：齿轮、轴、轴承的表面硬度与芯部硬度匹配
航空航天：钛合金、铝合金、高强钢紧固件的硬度一致性
压力容器/管道：焊缝热影响区硬度控制，避免氢脆、应力腐蚀
医疗器械：钛合金、不锈钢植入物表面硬度与生物相容性
现场检测：大型铸锻件、压力管道、桥梁钢结构的便携硬度检查

典型测试流程（以洛氏硬度HRC为例）

步骤：

试样准备：测试面磨平、抛光（Ra≤0.8μm），厚度≥10倍压痕深度，避免边缘效应
仪器校准：使用标准硬度块（高、中、低值）每日校准，误差≤±1.0 HRC
安装试样：确保测试面垂直于压头，夹持稳固
施加载荷：自动或手动施加初载10kgf → 主载150kgf → 保持10s → 卸主载
读取硬度：数字显示或目镜读数，记录值
重复测试：同一试样至少3–5点，取平均值，点间距≥3mm
结果判定：对比材料标准或合同要求，给出合格结论

常见问题与注意事项

测试面不平或有氧化皮：压痕畸形，结果偏低
试样太薄或测试点太靠近边缘：产生“凸起”或“塌陷”效应，硬度值失真
仪器未校准或砧座污染：系统误差大，数据不可信
洛氏硬度转换：不同标尺间转换需用ASTM E140表，不能随意套用
里氏硬度现场测试：需注意工件质量≥5kg、曲率半径≥10mm，否则需支撑或修正
维氏显微硬度：载荷过小或保荷时间不足，压痕测量误差放大
温度影响：测试环境宜控制在10–35℃，避免热胀冷缩影响读数

总结

硬度测试作为金属材料质量控制的“快速体检”，以其高效、便捷、代表性强的特点，被广泛应用于热处理、机械加工、质量验收等全流程。通过选择合适的测试方法（布氏适合大件软材、洛氏适合淬硬钢、维氏适合薄层、里氏适合现场）、严格执行GB/T 230.1、ASTM E18、ISO 6508等标准，并规范试样准备与仪器校准，可以获得可靠、可比的硬度数据，帮助企业及时发现热处理异常、材质软化、表面脱碳等问题，避免后续加工报废或使用失效。硬度合格，是材料性能“及格线”的第一道关口。

深圳晟安检测作为专业的第三方检测机构，配备高精度布氏、洛氏、维氏、里氏硬度计及显微硬度仪，具备CNAS认可实验室，可为钢铁、铝合金、钛合金、高温合金、模具钢等提供全系列硬度测试服务。欢迎联系专业工程师，获取针对性测试方案与报价。

硬度测试是什么？怎么做？一篇看懂常见方法、标准与操作要点

硬度测试概述