硬度概念

对材料的硬度进行测定的试验称为硬度试验。硬度试验属材料的机械性能试验范畴，是认识和了解材料性能的重要手段之一。硬度试验随着人类发展、生产和使用材料而产生，随着材料科学的发展而发展，硬度的感念也随着人们对材料性质研究的深入而逐渐完善和统一。

现代科学技术、工农业生产以及人民生活，对材料性能提出的要求尽管名目繁多，但归纳起来可分为两大类：一类是工艺性能；另一类是使用性能。工艺性能是表示材料是否适合某些加工生产方式，而使用性能表示材料能否在某些方面进行应用。为了解材料的性能，就要进行材料性能试验。人们除了通过测定材料的一些基本性质如熔点、电导率、密度等来了解材料的工艺性能和使用性能外，还要通过模拟各种实际的工艺和使用条件而设计出一些试验装置来测定和了解材料的性能。这样所测得的材料的性能，往往是由材料几个参变量（即材料多种基本性质综合作用）所决定，并且不但取决于材料本身的性质，而且与所模拟的试验条件也密切相关。硬度试验也是人们模拟生产和使用条件设计出来的一些试验装置来测定材料的性能。如洛氏硬度计，布氏硬度计，维氏硬度计等。硬度试验所测得的结果是由材料的性质以及所模拟的试验条件共同决定的。

在人类创制和使用工具的初期，人们将两个不同材料的物体互相摩擦，观察所发生的擦划条纹来判断材料的性质。没有擦划条纹的被视为较硬材料，用 其制造工具不易被损坏；有擦划条纹的被看做硬度较低的材料，容易被加工。这是人类最早的硬度试验。在这里，硬度试验结果反映了材料抵抗塑性变形和破坏的能力。两个互相擦划物体中的一个是否产生擦划条纹，以及擦划条纹的深浅，不但取决于这个物体材料本身的性质，还取决于另一个物体的性质、形状以及擦划时所施加的力的大小等。在日常生活中，人们用手指揿压各种橡胶、塑料等来判断这些材料的硬度，对于容易压入的材料被认为是较软的材料，反之，被认为是较硬的材料。这样的硬度计量结果，反映了材料抵抗弹性变形的能力。这种硬度试验虽然非常粗糙，但现代较精确的橡胶硬度计，塑料洛氏硬度计等试验都是根据上面这种硬度试验的基本原理发展、完善起来的。在工厂机械加工车间里，人么以对材料钻孔、切削、挫等加工难易程度来判断材料的硬度。随着科学技术的发展，要求对材料性能做更深入的了解，在这种情况下，很多精确的试验力方法相继出现，以一个较硬的被称作压头的物体，压入材料的表面，以所产生压痕的大小来确定材料的硬度，或以一个较硬的被称作重头的物体重启材料的表面，以其回跳的高度来判断材料硬度，这是目前得到广泛应用的较准确的硬度试验方法。这些硬度试验结果，反映了材料抵抗塑性变形、弹性变形或破坏的能力，或者放映了抵抗其中两者或三者同时发生的能力。而且，其结果与压头或冲头的材质、形状以及所加试验力或冲击能量的大小等也有着密切的关系。以上这些硬度计试验都只有材料的局部区域受到实验的影响。

除了以上介绍的几种硬度试验方法外，还有很多其他的硬度试验方法，综合各种硬度试验方法的共同特征，硬度可以定义为：硬度是在只有材料局部区域受到试验影响的情况下，对材料抵抗塑性变形、弹性变形或破坏的能力，或者抵抗其中两种或三种同时发生能力的描述。

在材料的机械性能试验中，通过冲击，拉压强度和弹性磨具等试验所得的结果，也反映了材料抵抗塑性变形、弹性变形或破坏的能力。但是，在进行这些试验时，受试验的材料不只是局部区域，而几乎是整体都要受到试验的影响。因此，根据硬度的定义，这些试验不属硬度试验范畴。

根据不同硬度试验方法进行硬度试验所得的材料硬度，是各自特定条件下材料不同性质的反映，因此是不同的量。硬度定义中的硬度，是对具有定义中所指出的这些特征的很多量的总称。硬度定义仅仅给出了硬度是在什么情况下可能是材料哪几种性质的描述，而如何进行描述，在定义中没有也不可能给出。硬度定义的提出，归纳了硬度的概念，确定了划分硬度试验范畴的原则，这也是提出硬度定义所具有的意义。

由于不同硬度计试验方法所测得的材料硬度时材料不同性质的反差，差别很大。例如，在一定试验力作用下，将压头压入钢材和橡胶，以压痕的深度来确定硬度，这样所测得的橡胶硬度较钢材的硬度低的多，如果以具有一定能量的冲头来冲击钢材和橡胶两个弹性系数差很大的材料，若以回跳高度来确定硬度，这样会得到橡胶硬度比钢材硬度高的试验结果。因此，不同硬度试验方法所测得的结果之间，只有通过对具体材料进行试验后，才能进行联系，否则可能得到非常错误的结论。

不同的硬度试验方法，适合在不同情况下对不同材料的硬度测定，所测得的结果有的直接反映材料某些使用性能和工艺性能，有的通过金试硬度测试，与材料其他性能相联系，使得多种多样硬度试验方法不断出现和发展，以表面洛氏硬度计，塑料洛氏硬度计等为代表。以很强的生命力在很多领域得到应用，成为认识和了解材料性能的重要手段。因此，各种各样硬度试验方法的存在是生产发展的需要，由某一硬度试验方法来代替和统一其他各种硬度试验方法的设想是不现实的。

试验方法

划痕法

测得的硬度值表示材料抵抗表面局部断裂的能力。试验时用一套硬度等级不同的参比材料与被测材料相互进行划痕比较，从而判定被测材料的硬度等级。这一方法是1812年德国人F.莫斯首先提出的。他将参比材料按硬度递增而分为10个等级，依次为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。用这种方法测出的硬度称为莫氏硬度，主要用于矿物的硬度评定。用于金属的也有 ：莫氏、麻田划痕及锉磨试验等。

压入法

测得的硬度值表示材料抵抗表面塑性变形的能力。试验时用一定形状的压头在静载荷作用下压入材料表面，通过测量压痕的面积或深度来计算硬度。应用较多的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验 3种方法。

动力法

采用动态加载，测得的硬度值表示材料抵抗弹性变形的能力。

磨损法

对于磨损抵抗谓之磨耗硬度，例如：磨耗试验等。

切削法