1.什么是硬度？

硬度是指材料在受到机械力或摩擦作用时，抵抗局部塑性变形的能力，即表面对压痕或划痕的抗性。材料越硬，其强度通常越高，但硬度增加也会使脆性上升，从而在受载时更易出现裂纹。这一特性会显著影响材料选择，并对机械性能、使用寿命及制造成本产生影响。在加工中，了解工件材料的硬度至关重要，因为它直接影响刀具选择、硬质合金牌号以及最佳切削条件。

洛氏硬度（HRC/HRB/HRA）

布氏 [HB]

维氏 [HV]

2.硬度的测量单位

硬度的测量方法和单位有多种，在机械加工中常用洛氏（Rockwell）、布氏（Brinell）和维氏（Vickers）三种。

洛氏硬度（HRC/HRB/HRA）：工程图纸中最常见的单位，通过比较大负载与预加载下压入深度的差异测得，分为A至K九个量程，采用不同载荷和压头球尺寸。HRC是机械加工中金属工件的标准量程，一般在10–65 HRC之间。

布氏硬度（HB）：常用于测量原材料硬度，例如刀具供应商目录中的切削条件表。采用直径10 mm的钢球，在3,000 kgf（6,614 lbf）载荷下压入。金属的硬度通常在100 HB（软材料）至650 HB（淬硬钢）之间。HRC仅适用于高于180 HB的材料，较软金属则使用HRB。布氏硬度可覆盖整个硬度范围。

维氏硬度（HV）：多用于描述刀具材料硬度，如硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石（PCD）。采用金刚石四棱锥压头，HV值为载荷与压痕表面积之比。硬质合金通常为1,300–1,900 HV，陶瓷可达2,000 HV，CBN约3,000 HV，PCD可达6,000 HV。

3.硬度换算

不同硬度单位之间没有统一的换算公式，通常依靠换算表。现今也常使用在线换算工具，通过输入一种单位的硬度值即可得到对应的其他单位值。

4.硬度与加工

硬度会显著影响加工性能，包括刀具寿命、功率消耗和材料去除率。

工件材料：非常软的金属（低于180 HB）易在刀刃形成积屑瘤（BUE），排屑困难；硬度过高则会加速刀具磨损，降低切削速度和寿命。一般200 HB（约15 HRC）是较佳加工区间，再高则需使用陶瓷或CBN等先进刀具材料。

5.刀具材料

硬质合金：现代切削刀具的主要基材，工件硬度适用范围为12–45 HRC（180–450 HV），合金硬度为1,300–2,000 HV。硬度高的牌号可应对更严苛加工，但韧性下降，易崩刃。部分合金热处理后硬度可达65 HRC（950 HV），需采用更先进刀具。

陶瓷：由氧化铝（Al₂O₃）或氮化硅（Si₃N₄）制成，硬度为2,100–2,500 HV，比硬质合金高约40%，可有效加工至55 HRC的钢材。

CBN：聚晶立方氮化硼硬度约4,500 HV，具优异的热稳定性和化学稳定性，适用于加工硬度高达70 HRC的钢材及其他难加工材料。

总的来说，硬度不仅是衡量材料性能的重要指标，更是影响加工工艺、刀具选择及生产效率的关键因素。无论是工件材料还是刀具材料，合理匹配硬度与加工方式，才能在保证加工质量的同时延长刀具寿命、降低生产成本，实现更高效、更稳定的制造过程。