硬度的表征方法有哪些？他们有哪些局限性？ 材料表征方法有哪些？怎样才可称为对材料有较全面的表征
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硬度的表征方式目前应用的无非有两类。一、类似于指数的方式。如洛氏、里氏、肖氏硬度等。其硬度值并没有非常明确的物理意义（无单位）。只是对硬度的相对高低进行描述。矿物的莫氏硬度和漆膜的铅笔硬度更是直观地用刻划来比较硬度的高低。
二、有物理上的定义。比如布氏硬度、维氏硬度、努普硬度等可以说成压痕单位表面积所能承受的压力，Mayer硬度可定义成单位压痕投影面积所能承受的压力。各类邵氏硬度可以表述为在一定的压力下所能压入的深度。
这两类表征方法如果把握“它们仅仅是表明硬度的相对高低程度”而已，那么在实际应用中都没有丝毫问题。
但如果将第二类表征严格按其定义去理解则会带来许多困惑。比如能说“硬度400HB比硬度200HB的材料硬度一倍”码？。
硬度这个概念本身并没有一个简单明确的物理定义。从逻辑上讲难以用单纯的物理量、几何量的组合来完美地表述。
所以，用过于明确测试方法或理解方法会很难成功。第二类表征的成立的本身加入了无数的约束条件，如压头的形状和尺寸、试验力的大小及施加的方式、试验力保持时间，试料本身的机械特性、化学特性、治金学特性等等。
正因为如此，不同硬度试验方法、甚至同一试验方法但不同试验条件下所得出的硬度数值之间的换算也就“不能太当真，仅供参考”了。
应用“硬度”这一参数时，要时时刻刻牢记：1 相对性 2 特定性 3 工具性 4 传统性
1 相对性：硬度值只是表明其相对的高低。同一试验条件得出的硬度值之间可以比较高低，但数值倍数的比较没有意义。
2 特定性：每个硬度值的背后都带着许多试验条件的约束，离开了这一点比较也是无意义的。硬度换算如果抛开这些约束条件会有很大的误差。
3 工具性：日常生产和科研中采用硬度这一参数的根本原因还因为它易于测试和基本上对试验件无损或很少损坏。借助它来推断材料的其他与应用密切相关的机械性能，如耐磨、抗拉压、金相特性等。同时可用来控制制造工艺。
4 传统性：硬度使用中充满了“约定俗成”和“传统沿习”，有鲜明的行业特点，有很多应用并不是技术上合格、最佳，仅仅是传统习惯罢了。但不遵从的话，与同行交流、与历史数据比对等就变得很困难了。
长期以来一直有人试图创造一种明确的、统一的硬度试验方式和度量方法，但好像没有哪个能令别人满意。
宇宙都有“大一统”理论了，可小小的“硬度”.....
有时也觉得“硬度”很可爱，有些像我们古代哲学的概念。
HBS（布氏硬度）是硬度指标。布氏硬度是根据压痕单位表面积上的载荷大小来计算硬度值，它不适用于测定硬度较高的材料。 布氏硬度＝F（载荷）/A凹（压痕球形表面积） ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 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：120HBS10/1000/30：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（HR） 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。维氏法在钢管标准中很少用。
HB是用一定的力将一定直径（2.5、5、10）的钢球压向被测材料的表面，然后测量被测材料表面钢球压痕的直径以判断材料的硬度。 材料的原始状态和钢材的退火、正火或调质常用HB。
HR有A、B 、C3三种。A和C 用120度的金刚石正圆锥体作测头，B用直径1.588的钢球作测头。测量方法都是先用一个预压力将测头压在被测材料的表面，再施以主压力，然后撤除主压力，测量压入深度判断材料的硬度。
HV是对HR的一种改良。因120度的正圆锥体不符合金刚石的晶体结构，不易磨好，所以HV将测头改为棱圆椎体，顶端可以制作得非常精良。测量方法同HR。 HRA和HV用来测量材料经表面热处理，如氮化、渗碳以后的表面硬度，HRC常用于测量淬火后硬度。
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