硬质合金球的硬度标准与测试方法

硬质合金球以碳化钨为主要成分、钴为黏结剂，广泛应用于精密轴承、阀门和模具等领域，其高硬度和耐磨性是核心性能。硬度反映材料抵抗局部变形的能力，典型值在维氏硬度（HV）1500–2000之间，具体由合金牌号（如YG系列钨钴合金或YT系列钛钴合金）和烧结工艺决定。以下从标准和测试方法两方面简述其硬度评估。

一、硬质合金球的硬度标准

硬质合金球的硬度评估遵循国际和国家标准，如ISO 4498（烧结金属材料）和中国GB/T 4340（维氏硬度）、GB/T 230（洛氏硬度）及GB/T 231（布氏硬度）。这些标准规范了测试条件和试样要求，确保结果可靠。试样表面需抛光至粗糙度Ra ≤ 0.8 μm，以避免缺陷影响测量。

1. 维氏硬度（HV）：1500–2000，适合高精度测试，压痕小，反映表面或薄壁性能。

2. 洛氏硬度（HRA）：85–93，使用金刚石压头，适合整体硬度快速评估。

3. 布氏硬度（HBW）：1400–1800，因硬质合金球硬度极高，需大直径压头避免压头损伤。

硬度值受合金成分影响，如YG8硬度约HRA 88–90，YT15约HRA 89–91，批次偏差控制在±5%。实际应用需参考供应商数据或校准测试。

二、硬质合金球硬度测试方法

硬质合金球硬度测试主要采用压痕法，维氏法因精度高为首选，洛氏法效率高，布氏法较少用。测试前需抛光试样、控制环境（20±5°C，湿度<65%），每试样取3–5点平均值。

1. 维氏硬度测试

使用136°面角金刚石四棱锥压头，施加0.05–1 kgf载荷，保持10–15秒，测量压痕对角线长度d（μm），按HV = 1.854 F / d²计算。依据GB/T 4340.1-2009，误差±2%，适合高硬度薄层测试，显微镜测量确保精度。

2. 洛氏硬度测试

采用HRA标尺，先施加10 kgf预载荷，再加60–150 kgf总载荷，使用金刚石圆锥压头，测量压痕深度h，计算HRA = 100 - 500 h。依据GB/T 230.1-2018，保持1–3秒，适合批量检测，操作简便。

3. 布氏硬度测试

使用硬质合金球压头（直径1–10 mm），施加3000–30000 kgf载荷，测量压痕直径d，计算HBW = 2F / [π D (D - √(D² - d²))]，依据GB/T 231.1-2018。因压头易损，较少用于硬质合金球。

4. 应用与注意事项

维氏法精确但耗时，适合实验室分析；洛氏法快速，适合生产线上监控。硬度值可通过ISO 18265互换，如HV 1600 ≈ HRA 90。测试需确保试样清洁、环境稳定。为确保可靠性，建议委托国家计量机构进行校准，结合合金特性优化工艺以满足高负载工况需求。