硬度的定义

在材料科学中，硬度是对由机械压痕或磨损引起的局部塑性变形的抵抗力的量度。一般来说，不同材料的硬度不同；例如，钛和铍等硬金属比钠和金属锡等软金属或木材和普通塑料要硬。硬度有不同的测量方法：划痕硬度、压痕硬度和回弹硬度。

硬物质的常见例子是陶瓷、混凝土、某些金属和超硬材料，它们可以与软物质形成对比。

硬度测量的主要类型

硬度测量主要分为三种类型：划痕、压痕和回弹。在这些测量类别中的每一个中，都有单独的测量尺度。

(1)划痕硬度

划痕硬度是衡量样品抵抗尖锐物体摩擦引起的断裂或永久塑性变形的能力。原理是由较硬材料制成的物体会刮伤由较软材料制成的物体。测试涂层时，划痕硬度是指切穿薄膜到达基材所需的力。最常见的测试是用于矿物学的莫氏量表。进行这种测量的一种工具是硬度计。

用于进行这些测试的另一个工具是袖珍硬度计。该工具由一个带有刻度标记的刻度臂组成，该刻度标记连接到一个四轮车架上。带有锋利边缘的划痕工具以预定角度安装在测试表面上。为了使用它，将已知质量的重量添加到刻度臂上的一个刻度标记处，然后将工具拉过测试表面。重量和标记的使用允许在不需要复杂机械的情况下施加已知的压力。

(2)压痕硬度

压痕硬度测量样品对来自尖锐物体的恒定压缩载荷引起的材料变形的抵抗力。压痕硬度测试主要用于工程和冶金。测试的基本前提是测量由特定尺寸和加载的压头留下的压痕的临界尺寸。

常见的压痕硬度标尺有洛氏、维氏、肖氏和布氏等。

(3)回弹硬度

回弹硬度，也称为动态硬度，测量金刚石锤头从固定高度落到材料上的“弹跳”高度。这种硬度与弹性有关。用于进行此测量的设备称为立体镜。

测量回弹硬度的两个标尺是里氏回弹硬度测试和贝内特硬度标尺。

超声波接触阻抗 (UCI) 方法通过测量振动棒的频率来确定硬度。该杆由一根带有振动元件的金属轴和一个安装在一端的金字塔形金刚石组成。

精选硬质和超硬材料的维氏硬度

金刚石是迄今为止已知的最硬的材料，维氏硬度在 70-150 GPa 范围内。金刚石显示出高导热性和电绝缘性，并且在寻找这种材料的实际应用方面已经投入了很多注意力。

自 1950 年代以来，人造金刚石已被生产用于工业用途，用途广泛：电信、激光光学、医疗保健、切割、研磨和钻孔等。人造金刚石也是 PDC 刀具的关键原材料。

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