布氏(HB)、维氏(HV)、洛氏(HRC、HRB、HRA)之间的等效硬度值,以及碳钢和低合金钢的近似抗拉强度。数据依据 ASTM E140-12 表 1 和 ISO 18265:2013 附录 A 交叉验证。换算值为近似值——在图纸上引用数值前请先参阅下方注释。
| 标尺 | 压头 / 载荷 | 有效范围 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| HB(布氏) | 10 mm 钢球,3000 kgf | ~80–650 HB | 铸件、锻件、大截面件、原材料 |
| HV(维氏) | 金刚石四棱锥,1–50 kgf | ~5–3000 HV | 薄壁件、渗层深度、表面处理、实验室 |
| HRC(洛氏 C) | 金刚石圆锥,150 kgf | 20–70 HRC | 淬硬钢、模具钢、热处理件 |
| HRB(洛氏 B) | 1/16″ 钢球,100 kgf | 0–100 HRB | 软钢、低碳钢、退火黄铜、铝合金 |
| HRA(洛氏 A) | 金刚石圆锥,60 kgf | 20–88 HRA | 硬质合金、薄硬化层、极硬材料 |
| HR15N / 30N / 45N(表面洛氏) | 金刚石圆锥,15/30/45 kgf | Various | 薄板硬化面、渗氮层、涂层 |
碳钢和低合金钢的近似等效硬度值(ASTM E140-12 表 1 和 ISO 18265:2013 附录 A)。使用方法:在已知标尺中选一行,其余列为近似等效值。
| HV | HB | HRC | HRA | HRB | 抗拉强度(MPa,近似) |
|---|---|---|---|---|---|
| 940 | — | 68.0 | 85.6 | — | — |
| 900 | — | 67.0 | 85.0 | — | — |
| 865 | 739 | 65.0 | 84.1 | — | — |
| 766 | 653 | 62.0 | 82.6 | — | — |
| 694 | 600 | 60.0 | 81.2 | — | — |
| 613 | 534 | 56.0 | 79.0 | — | — |
| 547 | 482 | 52.0 | 76.7 | — | 1740 |
| 505 | 461 | 50.0 | 75.5 | — | 1620 |
| 449 | 415 | 46.0 | 73.3 | — | 1480 |
| 406 | 375 | 42.0 | 71.0 | — | 1350 |
| 353 | 327 | 38.0 | 68.5 | — | 1180 |
| 316 | 293 | 34.0 | 65.8 | — | 1065 |
| 286 | 269 | 30.0 | 62.8 | — | 970 |
| 258 | 241 | 25.0 | 59.8 | 100 | 870 |
| 240 | 227 | 22.0 | 57.3 | 100 | 815 |
| 226 | 217 | 20.0 | 55.2 | 97 | 770 |
| 210 | 200 | (17.5) | 52.0 | 94 | 710 |
| 199 | 192 | (15.5) | 50.0 | 92 | 680 |
| 183 | 179 | (11.0) | 46.5 | 89 | 620 |
| 156 | 156 | — | — | 83 | 530 |
| 129 | 131 | — | — | 74 | 440 |
| 105 | 107 | — | — | 62 | 360 |
| 90 | 95 | — | — | 52 | 310 |
带括号的 HRC 值(如 (17.5)、(15.5)、(11.0))超出洛氏 C 标尺的可靠范围(依据 ISO 18265 §5),仅作为参考值列出——请勿在图纸上引用。应改用 HRB 或 HV。
对于淬火回火态的碳钢和低合金钢,抗拉强度(MPa)可由布氏硬度近似推算:
| # | 错误 | 后果 | 修正方法 |
|---|---|---|---|
| 1 | 报告低于 20 的 HRC 值 | 低于 20 HRC 时金刚石圆锥几乎不压入;微小的读数误差会导致巨大的硬度波动 | 低于 20 HRC 时切换到 HRB、HB 或 HV |
| 2 | 用碳钢表换算不锈钢 | 奥氏体不锈钢(304、316)加工硬化特性不同;碳钢换算值偏低 5–15% | 使用 ASTM E140 表 2(奥氏体)或直接测量 |
| 3 | 在两行之间插值 | 硬度在各标尺之间不是线性的;中间值不能保持换算关系 | 选最近的行并报告该值 |
| 4 | 用硬度-抗拉强度关系做设计依据 | 3.45×HB 规则在实际中有 ±15% 的分散度,取决于金相组织 | 仅用于估算;用于证书值需做实际拉伸试验 |
| 5 | 在 450 HB 以上混用 HB(钢球)和 HBW(硬质合金球) | 钢球在 ~450 HB 以上会变形;ISO 要求在此以上使用硬质合金球(HBW) | 450 HB 以上一律使用 HBW;明确标注 HBW |
| 6 | 将 HRC 和 HRA 当作线性关系直接换算 | HRC 和 HRA 使用相同压头但载荷不同;换算关系是非线性的 | 使用换算表;切勿直接乘除 |
约 20 HRC。低于此值,洛氏 C 金刚石圆锥的压入量不足以给出稳定读数,ASTM E140 / ISO 18265 将这些值仅以括号形式列为估算值。对于较软的钢材(退火态、正火态或低碳钢),应使用 HRB、HB 或 HV。
只能作为粗略估算,且仅适用于淬火回火态的碳钢和低合金钢。公式 σUTS (MPa) ≈ 3.45 × HB 在 150–450 HB 范围内误差约 ±15%。对于奥氏体不锈钢、模具钢或铸铁,需使用不同的关系式——任何用于证书或 PPAP 的数值,必须按 ISO 6892-1 或 ASTM E8 进行实际拉伸试验。
两个原因。第一,布氏使用球形压头而维氏使用四棱锥——变形场不同,因此换算存在偏差。第二,在 ~450 HB 以上,传统钢球开始变形,因此 ISO 要求使用硬质合金球(HBW)。HV 在更高硬度值下仍保持精确,这也是 ISO 18265 将其作为参考标尺的原因。
不可以。它们使用相同的金刚石圆锥压头,但载荷不同(HRC 为 150 kgf,HRA 为 60 kgf)。两者之间的关系是非线性的,必须使用换算表。HRC 适用于 20–70 范围的淬硬钢;HRA 适用于硬质合金和薄硬化层等极硬材料。
标注热处理供应商实际会测量的标尺——淬硬件通常用 HRC(42–48 HRC 是整体淬硬钢的典型范围),退火/正火件通常用 HB。最佳实践:同时标注两种标尺的范围(如“42–48 HRC ≈ 419–490 HV”),这样使用任一方法的供应商都能自行验证。
ASTM 和 ISO 均提醒换算值为近似值。标准中未列出不确定度,因为它因材料、金相组织和标尺组合而异。对于中等范围(30–50 HRC)的钢材,预期分散度约 ±1–2 HRC;在两端范围更大。关键零件应按图纸标注的标尺进行实测。