機械性質
硬度(hardness)
硬度是材料抵抗被壓凹、刮傷或磨損的能力——它抵禦局部戳刺的本事。把一顆硬鋼球或鑽石尖壓進表面:軟材料留下大凹痕,硬材料只留下小小的印記。刀能不能保持鋒利、齒輪齒會不會磨損、地板會不會被椅子刮花,背後都是這個性質。
在工程上,硬度幾乎總是指壓痕硬度:以已知載重把規定的壓頭壓入表面,再把凹痕的大小或深度換算成一個數字。凹痕越大代表材料越軟,所以小凹痕得高分。因為量凹痕又快、又便宜、還能在成品上不破壞地進行,硬度試驗是工廠現場最常見的檢驗之一——遠比加工一根拉伸試片容易。主要方法的差別主要在壓頭形狀與讀取方式:勃氏(球)、洛氏(載重下的深度)與維氏(鑽石角錐)。
對金屬有一條很有用的規則:硬度與抗拉強度相關。對許多鋼,以 MPa 計的抗拉強度大約是勃氏硬度值的 3.4 倍,所以做個快速硬度檢查就能估出強度,不必做完整的拉伸試驗。有兩點要誠實提醒:不同硬度標度的數字並不相同,換算時要小心;而且硬度不是硬化能——硬度是抗壓痕,硬化能則是鋼靠熱處理能硬化到多深。此外,越硬通常越脆,所以硬度不是白白得來的好處。
品管人員在每批硬化齒輪上壓入壓頭;若凹痕都是正確的小尺寸,齒輪就具備預期的強度與耐磨性——每個零件只要幾秒的檢驗。
硬度是對局部凹痕的抵抗,對金屬而言與抗拉強度相關。
硬度(抗壓痕)不是硬化能(熱處理能把鋼硬化到多深)——概念不同,用字相近。而且越硬通常越脆,所以更高的硬度是一種取捨,不是白賺。
又稱
另見