岩石硬度划分 怎样给岩石的硬度划分等级 ?

\u4ec0\u4e48\u662f\u5ca9\u77f3\u7684\u786c\u5ea6

\u5ca9\u77f3\u7ea7\u522b \u575a\u56fa\u7a0b\u5ea6 \u4ee3\u8868\u6027\u5ca9\u77f3
\u2160 \u6700\u575a\u56fa \u6700\u575a\u56fa\u3001\u81f4\u5bc6\u3001\u6709\u97e7\u6027\u7684\u77f3\u82f1\u5ca9\u3001\u7384\u6b66\u5ca9\u548c\u5176\u4ed6\u5404\u79cd\u7279\u522b\u575a\u56fa\u7684\u5ca9\u77f3\u3002(f=20)
\u2161 \u5f88\u575a\u56fa \u5f88\u575a\u56fa\u7684\u82b1\u5c97\u5ca9\u3001\u77f3\u82f1\u6591\u5ca9\u3001\u7845\u8d28\u7247\u5ca9\uff0c\u8f83\u575a\u56fa\u7684\u77f3\u82f1\u5ca9\uff0c\u6700\u575a\u56fa\u7684\u7802\u5ca9\u548c\u77f3\u7070\u5ca9.(f=15)
\u2162 \u575a \u56fa \u81f4\u5bc6\u7684\u82b1\u5c97\u5ca9\uff0c\u5f88\u575a\u56fa\u7684\u7802\u5ca9\u548c\u77f3\u7070\u5ca9\uff0c\u77f3\u82f1\u77ff\u8109\uff0c\u575a\u56fa\u7684\u783e\u5ca9\uff0c\u5f88\u575a\u56fa\u7684\u94c1\u77ff\u77f3.(f=10)
\u2162a \u575a \u56fa \u575a\u56fa\u7684\u7802\u5ca9\u3001\u77f3\u7070\u5ca9\u3001\u5927\u7406\u5ca9\u3001\u767d\u4e91\u5ca9\u3001\u9ec4\u94c1\u77ff\uff0c\u4e0d\u575a\u56fa\u7684\u82b1\u5c97\u5ca9\u3002(f=8)
\u2163 \u6bd4\u8f83\u575a\u56fa \u4e00\u822c\u7684\u7802\u5ca9\u3001\u94c1\u77ff\u77f3 (f=6)
\u2163a \u6bd4\u8f83\u575a\u56fa \u7802\u8d28\u9875\u5ca9\uff0c\u9875\u5ca9\u8d28\u7802\u5ca9\u3002(f=5)
\u2164 \u4e2d\u7b49\u575a\u56fa \u575a\u56fa\u7684\u6ce5\u8d28\u9875\u5ca9\uff0c\u4e0d\u575a\u56fa\u7684\u7802\u5ca9\u548c\u77f3\u7070\u5ca9\uff0c\u8f6f\u783e\u77f3\u3002(f=4)
\u2164a \u4e2d\u7b49\u575a\u56fa \u5404\u79cd\u4e0d\u575a\u56fa\u7684\u9875\u5ca9\uff0c\u81f4\u5bc6\u7684\u6ce5\u7070\u5ca9.(f=3)
\u2165 \u6bd4\u8f83\u8f6f \u8f6f\u5f31\u9875\u5ca9\uff0c\u5f88\u8f6f\u7684\u77f3\u7070\u5ca9\uff0c\u767d\u57a9\uff0c\u76d0\u5ca9\uff0c\u77f3\u818f\uff0c \u65e0\u70df\u7164\uff0c\u7834\u788e\u7684\u7802\u5ca9\u548c\u77f3\u8d28\u571f\u58e4.(f=2)
\u2165a \u6bd4\u8f83\u8f6f \u788e\u77f3\u8d28\u571f\u58e4\uff0c\u7834\u788e\u7684\u9875\u5ca9\uff0c\u7c98\u7ed3\u6210\u5757\u7684\u783e\u77f3\u3001\u788e\u77f3\uff0c\u575a\u56fa\u7684\u7164\uff0c\u786c\u5316\u7684\u7c98\u571f\u3002(f=1.5)
\u2166 \u8f6f \u8f6f\u81f4\u5bc6\u7c98\u571f\uff0c\u8f83\u8f6f\u7684\u70df\u7164\uff0c\u575a\u56fa\u7684\u51b2\u51fb\u571f\u5c42\uff0c\u7c98\u571f\u8d28\u571f\u58e4\u3002 (f=1)
\u2166a \u8f6f \u8f6f\u7802\u8d28\u7c98\u571f\u3001\u783e\u77f3\uff0c\u9ec4\u571f\u3002(f=0.8)
\u2167 \u571f \u72b6 \u8150\u6b96\u571f\uff0c\u6ce5\u7164\uff0c\u8f6f\u7802\u8d28\u571f\u58e4\uff0c\u6e7f\u7802\u3002(f=0.6)
\u2168 \u677e\u6563\u72b6 \u7802\uff0c\u5c71\u783e\u5806\u79ef\uff0c\u7ec6\u783e\u77f3\uff0c\u677e\u571f\uff0c\u5f00\u91c7\u4e0b\u6765\u7684\u7164. (f=0.5)
\u2169 \u6d41\u6c99\u72b6 \u6d41\u6c99\uff0c\u6cbc\u6cfd\u571f\u58e4\uff0c\u542b\u6c34\u9ec4\u571f\u53ca\u5176\u4ed6\u542b\u6c34\u571f\u58e4. (f=0.3) A
\u8868\u793a\u77ff\u5ca9\u7684\u575a\u56fa\u6027\u7684\u91cf\u5316\u6307\u6807.
\u4eba\u4eec\u5728\u957f\u671f\u7684\u5b9e\u8df5\u4e2d\u8ba4\u8bc6\u5230\uff0c\u6709\u4e9b\u5ca9\u77f3\u4e0d\u5bb9\u6613\u7834\u574f\uff0c\u6709\u4e00\u4e9b\u5219\u96be\u4e8e\u7834\u788e\u3002\u96be\u4e8e\u7834\u788e\u7684\u5ca9\u77f3\u4e00\u822c\u4e5f\u96be\u4e8e\u51ff\u5ca9\uff0c\u96be\u4e8e\u7206\u7834\uff0c\u5219\u5b83\u4eec\u7684\u786c\u5ea6\u4e5f\u6bd4\u8f83\u5927\uff0c\u6982\u62ec\u7684\u8bf4\u5c31\u662f\u6bd4\u8f83\u575a\u56fa\u3002\u56e0\u6b64\uff0c\u4eba\u4eec\u5c31\u7528\u5ca9\u77f3\u7684\u575a\u56fa\u6027\u8fd9\u4e2a\u6982\u5ff5\u6765\u8868\u793a\u5ca9\u77f3\u5728\u7834\u788e\u65f6\u7684\u96be\u6613\u7a0b\u5ea6\u3002
\u575a\u56fa\u6027\u7684\u5927\u5c0f\u7528\u575a\u56fa\u6027\u7cfb\u6570\u6765\u8868\u793a\u53c8\u53eb\u786c\u5ea6\u7cfb\u6570\uff0c\u4e5f\u53eb\u666e\u6c0f\u786c\u5ea6\u7cfb\u6570f\u503c\uff09\u3002
\u575a\u56fa\u6027\u7cfb\u6570f=R/100 (R\u5355\u4f4d kg/cm2)
\u5f0f\u4e2dR\u2014\u2014\u4e3a\u5ca9\u77f3\u6807\u51c6\u8bd5\u6837\u7684\u5355\u5411\u6781\u9650\u6297\u538b\u5f3a\u5ea6\u503c\u3002
\u901a\u5e38\u7528\u7684\u666e\u6c0f\u5ca9\u77f3\u5206\u53ca\u6cd5\u5c31\u662f\u6839\u636e\u575a\u56fa\u6027\u7cfb\u6570\u6765\u8fdb\u884c\u5ca9\u77f3\u5206\u7ea7\u7684\u3002
\u5982\uff1a
\u2460 \u6781\u575a\u56fa\u5ca9\u77f3 f=15\uff5e20\uff08\u575a\u56fa\u7684\u82b1\u5c97\u5ca9\uff0c\u77f3\u7070\u5ca9\uff0c\u77f3\u82f1\u5ca9\u7b49\uff09
\u2461 \u575a\u786c\u5ca9\u77f3 f=8 \uff5e10\uff08\u5982\u4e0d\u575a\u56fa\u7684\u82b1\u5c97\u5ca9\uff0c\u575a\u56fa\u7684\u7802\u5ca9\u7b49\uff09
\u2462 \u4e2d\u7b49\u575a\u56fa\u5ca9\u77f3 f=4 \uff5e6 \uff08\u5982\u666e\u901a\u7802\u5ca9\uff0c\u94c1\u77ff\u7b49\uff09
\u2463 \u4e0d\u575a\u56fa\u5ca9\u77f3 f=0.8\uff5e3 \uff08\u5982\u9ec4\u571f\u3001\u4ec5\u4e3a0.3\uff09
\u77ff\u5ca9\u7684\u575a\u56fa\u6027\u4e5f\u662f\u4e00\u79cd\u62b5\u6297\u5916\u529b\u7684\u6027\u8d28\uff0c\u4f46\u5b83\u4e0e\u77ff\u5ca9\u7684\u5f3a\u5ea6\u5374\u662f\u4e24\u79cd\u4e0d\u540c\u7684\u6982\u5ff5\u3002
\u5f3a\u5ea6\u662f\u6307\u77ff\u5ca9\u62b5\u6297\u538b\u7f29\uff0c\u62c9\u4f38\uff0c\u5f2f\u66f2\u53ca\u526a\u5207\u7b49\u5355\u5411\u4f5c\u7528\u7684\u6027\u80fd\u3002\u800c\u575a\u56fa\u6027\u6240\u62b5\u6297\u7684\u5916\u529b\u5374\u662f\u4e00\u79cd\u7efc\u5408\u7684\u5916\u529b\u3002\uff08\u5982\u62b5\u6297\u9539\uff0c\u7a3f\uff0c\u673a\u68b0\u788e\u7834\uff0c\u70b8\u836f\u7684\u7efc\u5408\u4f5c\u7528\u529b\uff09\u3002



\u63a8\u8350\u7b54\u6848\u662f\u4e0d\u5bf9\u7684\uff0c\u90a3\u662f\u77ff\u7269\u7684\u83ab\u6c0f\u786c\u5ea6\u3002\u5ca9\u77f3\u2260\u77ff\u7269\u3002

\u83ab\u6c0f\u786c\u5ea6
\u4f9d\u6b21\u4e3a
\u6ed1\u77f3
\u77f3\u818f
\u65b9\u89e3\u77f3
\u8424\u77f3
\u78f7\u7070\u77f3
\u6b63\u957f\u77f3
\u77f3\u82f1
\u9ec4\u7389
\u521a\u7389
\u91d1\u521a\u77f3
\u5176\u6b21\u5c0f\u5200\u786c\u5ea65.5
\u7528\u5c0f\u5200\u8981\u662f\u80fd\u523b\u52a8\u8fd9\u4e2a\u5ca9\u77f3\u8bc1\u660e\u786c\u5ea6\u5c0f\u4e8e5.5

早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级：1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石 6）正长石 7）石英8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法　　硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。 布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质得刚健，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。 洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小，可测较薄得材料和硬得材料和成品件得硬度。维氏硬度以HV表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。1、钢材的硬度 ：金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同， 常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。 HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。 HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。 HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。 便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值。 2、HB - 布氏硬度； 布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。 布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

硬度是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，或者抵抗其中两种或三种情况同时发生的能力，是材料的一种重要力学性能，例如，金属材料常用硬度反映材料抵抗塑性形变的能力，而陶瓷、矿物材料的硬度主要反映材料抵抗破坏的能力。硬度在实际应用中，由于测量方法不同，测得的硬度所代表的材料性能也各异。

测试方法按施加负荷方法的不同，有静试验负荷法和动负荷试验法。静负荷试验法，是在静负荷作用下将一个硬的压头压入材料来测试硬度，属于这种试验法的有布氏、洛氏、表面洛氏、维氏和显微硬度试验法等。布氏硬度法主要用来测定金属材料中较软及中等硬度的材料，很少用于陶瓷；维氏硬度法适用于较硬的材料；一般无机材料也常用显微硬度法测量。动负荷试验法是在动负荷作用下使一个硬压头冲击材料来测试硬度，属于这种试验法的有冲击布氏和肖氏硬度试验法等。各种测试方法所得硬度没有统一的意义，单位也不相同，彼此间没有固定的换算关系。陶瓷材料的硬度常用维氏硬度、莫氏硬度、显微硬度来评价。

1.3.1莫氏硬度

陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序。不表示软硬的程度。后面的矿物可划破前面的矿物表面。一般莫氏硬度按十级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。表1.2为莫氏硬度两种分级的顺序。莫氏硬度计的等级极不均衡，十分粗糙。

表1.2 莫氏硬度顺序

顺序
材料
顺序
材料

1
滑石
1
滑石

2
石膏
2
石膏

3
方解石
3
方解石

4
萤石
4
萤石

5
磷灰石
5
磷灰石

6
正长石
6
正长石

7
石英
7
SiO2玻璃

8
黄玉
8
石英

9
刚玉
9
黄玉

10
金刚石
10
石榴石

11
熔融氧化锆

12
刚玉

13
碳化硅

14
碳化硼

15
金刚石

136°±30�0�4

148°±6�0�442�0�4�0�4

图1.7 维氏硬度试验法原理

F

1.3.2维氏硬度

在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。

维氏硬度试验法是两相对面间的夹角为136°的正四棱锥形金刚石压头，如图1.7，在一定的负荷作用下压入试样表面，经规定的负荷保持时间后，卸除负荷，在试样的表面上压出一个正方形的压痕，以所采用的负荷除以压痕的表面积所得的商数(N/mm2)来表示硬度值。维氏硬度的符号用HV表示。

采用的试样上下表面需平行且平整。测试表面光洁，无赃物，需抛光成镜面。对于不洁的表面，要用酒精擦净。试样的厚度至少是压痕深度的10倍。

测量点压痕对角线长的计算

d= (d1+d2) (1.13)

式中 d——压痕对角线长(mm)

d1——压痕一条对角线长(mm)

d2——压痕另一条对角线长(mm)

维氏硬度的计算

每一个测量点的维氏硬度(N/mm2)，根据负荷F(N)和压痕对角线长d(mm)的关系来进行计算。

HV=1.854�0�710-6 (1.14)

在测试时，负荷的大小可根据试样的大小、厚度和其他条件不同而定。一般陶瓷材料从9.807N~294.21N中选择。

另外也可以查“显微硬度计说明书”附表直接得到。

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