专题二 金属材料的硬度（讲义） 四川省对口招生《金属加工与实训》（高教版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据四川省（对口招生）智能制造类专业考试标准及《金属加工与实训》编写，围绕考点解读、思维导图、知识梳理、背诵、常考题、高考模拟、课堂练习和课堂小结组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 四川省智能制造类 《金属加工与实训》考纲讲练测 专题二 金属材料的硬度 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 了解金属材料的硬度等力学性能，能辨析布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的试验原理、标注方法、特点与适用范围。 二、微目标拆解 能说出硬度的定义及其与耐磨性的关系。 能根据压头、压痕测量量和硬度符号辨认布氏、洛氏与维氏硬度试验。 能正确解释150HBW10/1000/30、50HRC、640HV30等硬度标注。 能比较三种硬度试验的优缺点，并根据材料状态和零件特点选择合适方法。 能结合教材试验原理图读取压头、试验力、压痕直径或残余压痕深度等关键信息。 三、考情提示 硬度定义、符号及试验方法常以识记和辨析题出现。 布氏、洛氏、维氏三种方法的压头、测量量、优缺点和适用对象是比较类高频考点。 硬度标注的读法容易与试验条件混淆，应按“硬度值—符号—试验条件”的顺序识读。 遇到设备或原理图，先看压头形状，再看测量压痕直径、深度还是对角线。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 硬度的含义与测定方法 【知识再现】硬度表示金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 【讲解】硬度是衡量材料软硬程度的综合力学性能指标。硬度试验基本不损伤工件，操作简便、迅速，可直接在工件上测试。硬度越高，材料的耐磨性通常越好。常见测定方法有压入法、划痕法和回弹高度法，其中压入法应用最广，按载荷、压头和表示方法可分为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 【易错提醒】硬度不是材料抵抗断裂的能力；抵抗永久变形和断裂属于强度概念。 1. 衡量金属材料软硬程度的性能指标是（ ）。 A. 强度 B. 硬度 C. 塑性 D. 韧性 【答案】B 【解析】硬度用于衡量金属材料的软硬程度。 2. 常用硬度测定方法中应用最普遍的是____法。 【答案】压入 【解析】布氏、洛氏和维氏硬度均属于压入法。 知识点2 布氏硬度试验 【知识再现】布氏硬度用HBW表示，以硬质合金球压入试样，卸载后测量压痕直径。 【讲解】布氏试验使用一定直径的硬质合金球，在匹配试验力下压入试样并保持规定时间，卸载后测量压痕直径。其压痕较大，能反映较大范围内的平均硬度，结果准确、稳定；但对表面损伤较大，不宜测太小或太薄的试样。常用于铸铁、非铁金属、退火或正火材料及其半成品。硬度值写在HBW前，保持10～15s时可省略保持时间。 图2-1 布氏硬度计 图2-2 布氏硬度试验原理 【易错提醒】150HBW10/1000/30中的10、1000、30分别表示球直径、试验力和保持时间，不是三次硬度测量值。 3. 观察图示，布氏硬度试验卸载后主要测量（ ）。 布氏硬度试验原理 A. 压痕深度 B. 压痕直径 C. 试样厚度 D. 球头质量 【答案】B 【解析】布氏硬度根据压痕直径计算硬度值。 4. 500HBW5/750表示使用直径为____mm的硬质合金球。 布氏硬度计 【答案】5 【解析】HBW后的第一个数字表示硬质合金球直径。 知识点3 洛氏硬度试验 【知识再现】洛氏硬度试验按压头和总试验力选用HRA、HRBW、HRC等标尺，以残余压痕深度表示硬度。 【讲解】洛氏试验采用120°金刚石圆锥压头或硬质合金球压头，分初试验力和主试验力两个步骤压入试样，卸除主试验力并保留初试验力后测量残余压痕深度。HRA适合硬质合金、表面淬火钢，HRBW适合退火钢、非铁金属，HRC适合一般淬火钢件。该方法压痕小、读数方便，适合成品或半成品，但重复性不如布氏，应在不同位置测三点取平均值。 图2-3 洛氏硬度计 图2-4 洛氏硬度试验原理 【易错提醒】HRA、HRBW、HRC不能只看数值大小直接比较；标尺不同，压头、总试验力和适用材料也不同。 5. 图中120°金刚石圆锥压头对应的硬度试验是（ ）。 洛氏硬度试验原理 A. 布氏 B. 洛氏 C. 维氏 D. 莫氏 【答案】B 【解析】洛氏试验可使用120°金刚石圆锥压头。 6. 一般淬火钢件常用____标尺测定洛氏硬度。 洛氏硬度计 【答案】HRC 【解析】HRC使用120°金刚石圆锥压头，适合一般淬火钢件。 知识点4 维氏硬度试验 【知识再现】维氏硬度用HV表示，以136°正四棱锥金刚石压头压入试样，测量压痕两条对角线。 【讲解】维氏试验使用相对面夹角为136°的正四棱锥金刚石压头。卸载后测量压痕两条对角线d1和d2，取算术平均值后查表或计算硬度。它的测量范围广、结果精确可靠，尤其适合零件表层和化学热处理渗层；不足是对试样表面质量要求高，需要测量和换算，效率低于洛氏试验。硬度值写在HV前，保持10～15s时可省略保持时间。 图2-5 维氏硬度计 图2-6 维氏硬度试验原理 【易错提醒】维氏试验测量的是方形压痕的两条对角线平均值，不是压痕深度，也不是只测一条边长。 7. 观察图示，维氏硬度压头的相对面夹角是（ ）。 维氏硬度试验原理 A. 68° B. 90° C. 120° D. 136° 【答案】D 【解析】维氏试验采用136°正四棱锥金刚石压头。 8. 640HV30表示维氏硬度值为____。 维氏硬度计 【答案】640 【解析】硬度值写在HV符号之前，30表示试验力条件。 知识点5 硬度试验方法的比较与选用 【知识再现】选择硬度试验方法要综合材料状态、零件尺寸、表面允许损伤、精度与效率要求。 【讲解】布氏适合组织不均匀、允许较大压痕的原材料或半成品，结果稳定；洛氏适合需要快速读数、表面损伤小的成品、半成品和淬火件；维氏适合从软到硬的较宽范围，尤其是薄层和渗层，但表面制备与测量要求高。识图时可用“球压头测直径—布氏，圆锥或球压头测深度—洛氏，四棱锥测对角线—维氏”快速判断。 【易错提醒】三种硬度值属于不同试验体系，未给出换算依据时不能把HBW、HRC、HV数值直接相加或比较。 9. 检验一般淬火成品零件并要求压痕较小、读数快捷，宜选用（ ）。 A. 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 划痕硬度 D. 回弹高度法 【答案】B 【解析】洛氏试验压痕小、可直接读数，适合淬火成品或半成品。 10. 测量化学热处理渗层硬度，宜优先选用____硬度试验。 【答案】维氏 【解析】维氏试验精确可靠，特别适合零件表层和渗层。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 什么是金属材料的硬度？ 【答案】金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 2. 硬度与耐磨性有什么一般关系？ 【答案】硬度值越高，耐磨性通常越好。 3. 常见硬度测定方法有哪些？哪一种应用最普遍？ 【答案】有压入法、划痕法、回弹高度法等，压入法应用最普遍。 4. 布氏硬度用什么符号表示？ 【答案】HBW。 5. 布氏硬度试验使用什么压头并测量什么？ 【答案】使用硬质合金球压头，卸载后测量压痕直径。 6. 布氏硬度试验的主要优点和局限是什么？ 【答案】结果准确稳定、能反映平均硬度；压痕较大，不宜测太小或太薄的试样。 7. 洛氏硬度试验以什么量衡量硬度？ 【答案】卸除主试验力并保留初试验力后的残余压痕深度。 8. HRA、HRBW、HRC分别适合哪些材料？ 【答案】HRA适合硬质合金和表面淬火钢；HRBW适合退火钢和非铁金属；HRC适合一般淬火钢件。 9. 洛氏硬度测量为什么通常取三个点的平均值？ 【答案】洛氏压痕小，数据重复性较差，多点平均能提高结果代表性。 10. 维氏硬度用什么符号表示，使用什么压头？ 【答案】用HV表示，使用136°正四棱锥金刚石压头。 11. 维氏硬度试验测量什么尺寸？ 【答案】测量压痕两条对角线长度并取算术平均值。 12. 三种压入硬度试验如何根据原理图快速区分？ 【答案】球压头测压痕直径是布氏；圆锥或球压头测残余深度是洛氏；四棱锥压头测两条对角线是维氏。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 金属材料抵抗压痕或划痕的能力称为（ ）。 A. 硬度 B. 塑性 C. 强度 D. 韧性 【答案】A 【解析】这是硬度的定义。 2. 根据图示，布氏硬度试验卸载后测量压痕____。 布氏硬度试验原理 【答案】直径 【解析】布氏硬度根据压痕直径确定。 3. 一般淬火钢件最常用的洛氏硬度标尺是（ ）。 洛氏硬度计 A. HRA B. HRBW C. HRC D. HV 【答案】C 【解析】HRC适用于一般淬火钢件。 4. 维氏硬度试验根据残余压痕深度确定硬度值。 维氏硬度试验原理 【答案】× 【解析】维氏测量压痕两条对角线，残余压痕深度属于洛氏试验。 5. 布氏硬度试验的特点包括（ ）。 A. 压痕较大 B. 结果较稳定 C. 适合太薄试样 D. 能反映较大范围平均硬度 【答案】ABD 【解析】压痕较大使布氏试验不适合太小或太薄的试样。 6. 检验化学热处理渗层硬度时宜采用（ ）。 A. 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 莫氏硬度 【答案】C 【解析】维氏试验特别适合零件表层或渗层硬度测量。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按四川省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 图示设备及压头用于测定（ ）。 布氏硬度计 A. 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 冲击韧性 【答案】A 【解析】图示为布氏硬度计，压头为硬质合金球。 2. 布氏硬度试验适合测定的材料有（ ）。 A. 铸铁 B. 非铁金属 C. 退火材料 D. 正火材料 【答案】ABCD 【解析】四项都属于教材列出的布氏硬度适用对象。 3. 150HBW10/1000/30中的30表示试验力保持____s。 布氏硬度试验原理 【答案】30 【解析】布氏标注最后一个数字表示非默认保持时间。 4. HRA标尺最适合下列哪一类材料（ ）。 A. 退火钢 B. 非铁金属 C. 硬质合金 D. 一般淬火钢件 【答案】C 【解析】HRA适合硬质合金和表面淬火钢。 5. 洛氏硬度应在不同位置测三点并取平均值。 洛氏硬度计 【答案】√ 【解析】洛氏压痕小、重复性较差，多点平均能提高代表性。 6. 关于维氏硬度试验，正确的有（ ）。 维氏硬度试验原理 A. 使用金刚石压头 B. 测量两条对角线 C. 适用范围较广 D. 测量效率高于洛氏 【答案】ABC 【解析】维氏需要测量并换算，效率低于洛氏。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 硬度是金属材料抵抗局部____的能力。 【答案】变形 【解析】定义中特别强调局部变形、压痕或划痕。 2. 布氏、洛氏和维氏硬度试验均属于（ ）。 A. 压入法 B. 划痕法 C. 回弹高度法 D. 拉伸法 【答案】A 【解析】三种常用硬度试验均通过压头压入试样。 3. 500HBW5/750中的5表示（ ）。 布氏硬度试验原理 A. 硬度值 B. 球直径 C. 保持时间 D. 压痕直径 【答案】B 【解析】HBW后第一个数字表示硬质合金球直径。 4. 洛氏硬度试验的硬度值可由试验机直接读取。 洛氏硬度计 【答案】√ 【解析】直接读数是洛氏硬度试验操作简便的重要特点。 5. 从图中可判断维氏硬度试验的关键信息有（ ）。 维氏硬度试验原理 A. 金刚石压头 B. 136°夹角 C. 方形压痕 D. 测量残余深度 【答案】ABC 【解析】维氏测量的是压痕对角线，不是残余深度。 6. 检验淬火成品零件且要求压痕小，宜选用____硬度试验。 【答案】洛氏 【解析】洛氏压痕小、读数快，适合成品或半成品。 [环节8 课堂小结] 复习建议：硬度表示材料抵抗局部变形、压痕或划痕的能力，硬度越高通常越耐磨。 布氏用硬质合金球并测压痕直径，结果稳定但压痕大，适合原材料和半成品。 洛氏用圆锥或球压头并测残余压痕深度，压痕小、读数快，常用HRA、HRBW、HRC标尺。 维氏用136°正四棱锥金刚石压头并测两条对角线，精确、范围广，适合表层与渗层。 复习建议：识图先看压头，再看测量量；选方法再看材料状态、允许压痕、精度和效率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $