硬度十日谈

天狼晓月

硬度十日谈
发表时间：2007-6-21 1:21:14

原作发表于刀友论坛

硬度的定义：硬度是物质抵抗某些外来机械作用（如刻划、压入、研磨）的能力

硬度的测量：主要有两种方法：1刻划法 2.压入/冲击法

刻划法：使用两种物质相互刻划，低硬度的被高硬度划痕。将需测试物质与硬度标准物刻划比较，测得该物质硬度。这样测得的硬度叫摩氏硬度。是所有硬度测试的基准。测量范围为最软的物质到最硬的物质，适合于所有的固体物质硬度测量。

摩氏硬度：
硬度标称值为从1到10
标度物：
1 滑石
2 石膏
3 方解石
4 氟石（萤石）？
5 磷灰石
6 正长石
7 石英
8 黄玉
9 刚玉
10 钻石

压入/冲击法：使用钻石/高硬质合金头，对待测物质表面施加一定的力量/速度使被测物产生压痕，通过测量压入深度/压痕对角线长度/压痕面积来测得硬度值。根据压头的材料、形状，是静力压入还是冲击方式，测量是深度、长度还是面积而有很多种标称。常用有洛氏硬度(HRA,HRB,HRC),布氏硬度(HB),维氏硬度(HV) 。通常用于具延展性的金属。

刀常用的硬度是洛氏硬度（HRC)，通常使用球型硬质合金头，静力压入，测量深度。（icex观点：一般是测量硬度比较低的东西，用钢球，测量象刀这样比较硬的东西用120度的金刚石锥头，因为钢球很难压出痕迹，就是硬质合金的也不行。）


摩氏硬度不需要专门的仪器，是广大刀友都可以利用的方法，^_^。

简单的摩氏硬度判断方法：
硬度2以下的可用指甲划痕，5以下的可用刀划痕（指一般的刀，^_^），6以下的可用窗玻璃划痕，7以下可用锉刀锉，8以上物质，可将玻璃划痕，9以上物质，可以用来切割玻璃。10以上物质？没有啦。

不断有朋友问 ：玻璃、骨头、钨、陶瓷、钻石HRC是多少？
这些物质没有延展性，不能用压入/冲击法测试，根本就不能谈HRC，橡胶、塑料等弹性大的物质，一样不能谈HRC.压入/冲击法是专门用于有延展性的金属的专用测试方法，对于硬质合金、钨、锇等硬而脆的金属也不适用

　　洛氏硬度法与摩氏硬度法相比，具有精确、精密、分度值高，操作规范性好的优点。但可测量材质少，测量范围小、受限制多、需专门仪器及人员等是缺点。洛氏硬度能测的摩氏方法也能测，摩氏硬度能测的洛氏法只能测非常小的一部分。

物质的摩氏硬度
常见元素硬度：铬 9.0     硅 7.0  铱 6.5   锰 5.0    锌 2.5   金 2.5   铜 3.0   银2.9   镍5.0   硫 2.0    镁 2.0   铁 4.5   铂4.3  锡3.0  铝2.9钙 1.5   铅 1.5     磷 0.5    钾 0.5   钠 0.4   锶 0.2

　　常见物质硬度： 蜡（0℃）0.2 　　冰1.5  　石墨 1～2 　　琥珀 2～2.5　 玛瑙 6～7 　　 指甲2.2～2.4瓷 7    罗氏合金 2.5～3.0  云母 2.8     大理石 3～4  黄铜 3～4       玻璃4.5～6.5   钢5～8.5

石英7   硅铍石6～7.5    钽铁矿7～7.5  堇青石7～7.5   辉绿岩7～8绿柱石7.5～8  黄玉8 尖晶石8  金绿宝石8～8.5  刚玉9   铬9.0    硼9.5    碳化硅9.5  钻石10

　　几乎所有刀的硬度都在6.5以下，大于7物质可以刻划高硬度的玻璃，可算是高硬度物质。



可以用刻划的方法测试刀的硬度吗？

　　可以的，虽然洛氏硬度法精度很高，但它受到场地、设备、人员、资金的制约。对被测样件要求是有一定面积的平面且测试时测试面要与压头垂直，被测样件要有一定厚度。

因此无法用来测试刀锋、表面镀/涂层的硬度。通常都采用专门的硬度锉测量。

其实我们平时使用的划一下的方法就是刻划法，可以知道两把刀相对的硬度。但要注意操作：用一把刀的刀尖划一下另一个的目标区。
　　
我们也可以使用普通锉刀大体感受一下。普通锉刀HRC60～62。以HRC60为例，锉刀有咬入感的<55,锉刀打滑但能锉动的57～59，象滑冰一样感觉的60～62，能破坏锉刀的>63。
　　
还可以通过削铁钉的感觉大体判断硬度，但这要求操作者非常有经验，在此就不细说。

刀背相碰测硬度的方法属于冲击法，但要注意，两刀背的厚度、形状、操作的手法、碰撞角度等因素的影响甚至大于硬度的影响，所以很难客观表现硬度。此外，很多刀背和锋的硬度相差也很大，背软不一定刃就软。


磨刀能测硬度吗？

　　对一个有经验的刃磨者来说，通过磨刀时的手感及打磨时“去肉”量可大体感受硬度。但这样的感觉是主观的，并受锋线宽度、形状、磨石等影响。而钢材材质不同的影响更大。

通常440C打磨时钢材较“粘”，容易把硬度估计过低，含W的钢材较滑，硬度容易估高。较易磨的钢容易估低，打磨困难的钢容易估高。

　　硬度与打磨性关系很密切，但并非完全对应。一般来说，硬度高的较难打磨，打磨时有打滑的感觉。但相同硬度不同材质的钢打磨时感觉是不一样的。也存在硬度高的钢比硬度低一些的其他种类钢容易打磨的现象。我们熟悉的10系列钢就较容易打磨，420也较易打磨。

　　我也出现在磨自己热处理的110感觉硬度低于53，但通过刻划法判断为56～57的情况。

越硬的刀越能磨锋利吗？

　　锋利包含两方面，首先，磨的时候能使很薄的钢保留下来，成为刀锋上最锋利的部分。其次，在切入的时候，这部分钢基本保留形状，以这些钢为前锋进入物体。
　　
因此，一定的硬度是必须的。根据我的经验，能磨很薄的高（中）碳钢及不锈钢，HRC45可磨到很薄。
　　
“用”的锋利方面，用来对付肉、水果、蔬菜、毛的刀，硬度到45就够了。而用来对付塑料、橡胶等较坚韧的物质，45的刀，因刀锋受力较大，所以很薄的刀锋最前延会变形，因此在切入瞬间就变的不锋利。因此应HRC50以上才能感觉到锋利。

热处理不当硬度过高的刀，打磨时在显微镜下看是一片片或一块块去掉的，根本不会留下很薄的钢材，因此根本无法打磨到锋利。



补充：
fhz兄：钛不与碳形成合金，因此热处理没有用。

钛添加少量的铂、铑后可增加硬度，大幅度增加抗腐蚀性，连王水都不怕（哈哈，用钛的刀匠好象不知道呀，否则又拿出来炒作了）
　　
钛虽然没有磁性，但一样会被金属探测器检查出来，所谓“隐形刀”纯属吹牛。
个人认为，用钛做刀，就是一个提高卖价的炒做罢了。

断崖：
钛硬度大约在维氏硬度210HV~240HVｎ左右。钛合金TC4(6Al4VTi)硬度34HRC，渗氮处理后硬度可达50HRC左右。
关于三种硬度标准：
      金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
    A、布氏硬度（HB）
      用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。
      其计算公式为：
      式中：F--压入金属试样表面的试验力，N；
      D--试验用钢球直径，mm；
      d--压痕平均直径，mm。
      测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
      举例：120HBS10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）。
    B、洛氏硬度（HK）
      洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。即，在初邕试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。
      硬度值用下式计算：
      当用A和C标尺试验时，HR=100-e
      当用B标尺试验时，HR=130-e
      式中e--残余压痕深度增量，其什系以规定单位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位（0.002mm）时，即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。
      上述三个标尺适用范围如下：
      HRA（金刚石圆锥压头）20-88
      HRC（金刚石圆锥压头）20-70
      HRB（直径1.588mm钢球压头）20-100
      洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不是，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。
    C、维氏硬度（HV）
      维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力（F）压入试验表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。
      维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商，其计算公式为：
      式中：HV--维氏硬度符号，N/mm2(MPa)；
      F--试验力，N；
      d--压痕两对角线的算术平均值，mm。
      维氏硬度采用的试验力F为5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等六级，可测硬度值范围为5～1000HV。
      表示方法举例：640HV30/20表示用30Hgf（294.2N）试验力保持20S（秒）测定的维氏硬度值为640N/mm2(MPa)。
      维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便。