硬質合金球的硬度標準與測試方法

硬質合金球以碳化鎢為主要成分、鈷為黏結劑，廣泛應用於精密軸承、閥門和模具等領域，其高硬度和耐磨性是核心性能。硬度反映材料抵抗局部變形的能力，典型值在維氏硬度（HV）1500–2000之間，具體由合金牌號（如YG系列鎢鈷合金或YT系列鈦鈷合金）和燒結工藝決定。以下從標準和測試方法兩方面簡述其硬度評估。

一、硬質合金球的硬度標準

硬質合金球的硬度評估遵循國際和國家標準，如ISO 4498（燒結金屬材料）和中國GB/T 4340（維氏硬度）、GB/T 230（洛氏硬度）及GB/T 231（布氏硬度）。這些標準規範了測試條件和試樣要求，確保結果可靠。試樣表面需拋光至粗糙度Ra ≤ 0.8 μm，以避免缺陷影響測量。

1. 維氏硬度（HV）：1500–2000，適合高精度測試，壓痕小，反映表面或薄壁性能。

2. 洛氏硬度（HRA）：85–93，使用金剛石壓頭，適合整體硬度快速評估。

3. 布氏硬度（HBW）：1400–1800，因硬質合金球硬度極高，需大直徑壓頭避免壓頭損傷。

硬度值受合金成分影響，如YG8硬度約HRA 88–90，YT15約HRA 89–91，批次偏差控制在±5%。實際應用需參考供應商數據或校準測試。

二、硬質合金球硬度測試方法

硬質合金球硬度測試主要採用壓痕法，維氏法因精度高為首選，洛氏法效率高，布氏法較少用。測試前需拋光試樣、控制環境（20±5°C，濕度<65%），每試樣取3–5點平均值。

1. 維氏硬度測試

使用136°面角金剛石四棱錐壓頭，施加0.05–1 kgf載荷，保持10–15秒，測量壓痕對角線長度d（μm），按HV = 1.854 F / d²計算。依據GB/T 4340.1-2009，誤差±2%，適合高硬度薄層測試，顯微鏡測量確保精度。

2. 洛氏硬度測試

採用HRA尺規，先施加10 kgf預載荷，再加60–150 kgf總載荷，使用金剛石圓錐壓頭，測量壓痕深度h，計算HRA = 100 - 500 h。依據GB/T 230.1-2018，保持1–3秒，適合批量檢測，操作簡便。

3. 布氏硬度測試

使用硬質合金球壓頭（直徑1–10 mm），施加3000–30000 kgf載荷，測量壓痕直徑d，計算HBW = 2F / [π D (D - √(D² - d²))]，依據GB/T 231.1-2018。因壓頭易損，較少用於硬質合金球。

4. 應用與注意事項

維氏法精確但耗時，適合實驗室分析；洛氏法快速，適合生產線上監控。硬度值可通過ISO 18265互換，如HV 1600 ≈ HRA 90。測試需確保試樣清潔、環境穩定。為確保可靠性，建議委託國家計量機構進行校準，結合合金特性優化工藝以滿足高負載工況需求。

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