硬度测试是材料性能的关键指标，但不同原理的硬度计适用场景迥异。划痕、摆动、压痕、回弹、压入——五大方法如何精准选择？本文为您揭晓。

铅笔硬度计

原理： 划痕法。使用一系列硬度递增（从最软的6B到最硬的9H）的铅笔，以固定角度（通常45°）和压力（通常750g或1000g）在涂层表面划动，观察是否留下永久性划痕。找出刚好能划伤涂层的最硬铅笔等级即为该涂层的铅笔硬度。

应用对象： 主要针对涂层（油漆、清漆、粉末涂料、塑料薄膜等）的表面硬度，尤其是评估其抗划伤性。也可用于纸张、木材等较软材料。

测试标准： ASTM D3363, ISO 15184, GB/T 6739 等。

结果表示： 以铅笔硬度等级表示（如 2H, 3H, F, HB, B 等）。H值越高，表示涂层越硬、越抗划伤。

特点： 操作简便、快速、成本低；结果直观；主要用于评估表面抗划伤性，而非整体材料硬度；主观性相对稍强（需判断是否划伤）；对基材和涂层厚度有一定要求。

摆杆硬度计

原理： 阻尼振荡法。仪器核心是一个可在被测表面上自由摆动的玻璃或金属摆杆，其末端有一个特定形状（如半球形或环形）的接触点。摆杆从固定角度释放，其摆动衰减的速率（摆动次数或阻尼时间）取决于材料（通常是涂层）表面的阻力（粘弹性）。阻力越大（表面越硬/阻尼越小），摆杆衰减越慢，摆动次数越多或阻尼时间越长。

应用对象： 主要针对涂层（油漆、清漆、光油等）的硬度，反映其干燥程度、交联固化程度和表面摩擦特性。常用于汽车漆、木器漆、印刷油墨等。

测试标准： ISO 1522 (König摆), ASTM D4366 (Persoz摆), GB/T 1730 (双摆) 等。不同摆杆类型（如König, Persoz, Sward）结果不直接可比。

结果表示： 以在规定角度内（如6°到3°）的摆动次数或从起始角度（如6°）衰减到特定角度（如3°）所需的时间（秒） 表示。数值越大，表示涂层表面硬度越高/阻尼越小。

特点： 对涂层表面微小的硬度变化非常敏感；能较好反映涂层的固化状态；测试速度快；结果受环境温湿度、基材平整度影响较大；对试样表面平整度要求高；结果与划痕硬度（铅笔法）没有直接对应关系。

压痕硬度计

布氏硬度： 硬质合金球压头，测量压痕直径。适用于较软材料（有色金属、退火钢、铸铁）。

洛氏硬度： 金刚石圆锥或硬质合金球压头，测量压痕深度增量。应用最广，有不同标尺（A, B, C, D等）覆盖从软到极硬材料（塑料、软钢、淬火钢、硬质合金）。

维氏硬度： 金刚石正四棱锥压头，测量压痕对角线长度。适用于从极软到极硬的各种材料（包括薄层、小区域），精度高。

努氏硬度： 金刚石菱形棱锥压头，测量长对角线长度。特别适用于薄层、脆性材料（陶瓷、玻璃）和微小区域的硬度测试。

显微硬度： 通常指维氏或努氏硬度在极小载荷（<1 kgf）下的应用，用于微区、镀层、相的硬度测试。

原理： 最广泛应用的硬度测试原理大类。在静态或准静态载荷下，将特定形状（球形、锥形、金字塔形）的压头压入材料表面，保持规定时间后卸除载荷，测量在材料表面留下的压痕尺寸（深度、对角线长度、直径）。硬度值通过载荷与压痕面积的比值（或特定公式）计算得出。这是一个非常庞大的类别，包含多种具体方法：

应用对象： 金属、陶瓷、硬质塑料、复合材料等几乎所有固体材料，尤其适用于块体材料的硬度评价。

测试标准： 对应不同方法有大量标准（如ASTM E10/E18/E92/E384, ISO 6506/6507/6508/4545 等）。

结果表示： 根据方法不同，表示为 HBW (布氏), HRC/HRB/HRA (洛氏), HV (维氏), HK (努氏) 等，后面通常带有载荷和压头信息（如 HV0.5）。

特点： 测量的是材料抵抗塑性变形的能力；结果量化、客观、可比较（同方法内）；测试通常需要一定时间；可能对试样表面造成永久压痕；不同方法的结果不能直接比较（需查换算表，且换算不精确）；设备通常较大型（台式机）。

里氏硬度计

原理： 动态回弹法。一个带有硬质合金球头的冲击体（冲头）在弹簧力作用下以一定速度撞击试样表面。冲击体在撞击时部分动能因塑性变形而损失，剩余动能使其回弹。测量冲击体回弹速度与冲击速度的比值（或回弹高度），该比值与材料的硬度成正比。硬度值通过电子装置计算并显示。

应用对象： 大型、重型、不易移动或难以在台式机上测试的工件（铸件、锻件、轧辊、大型模具、压力容器、管道）。也可用于现场快速抽检。适用于大多数金属材料。

测试标准： ISO 16859 (里氏硬度), ASTM A956, GB/T 17394 等。

结果表示： 里氏硬度值 (HL)，但仪器通常可以自动换算成更常用的布氏 (HB)、洛氏 (HRC/HRB)、维氏 (HV) 值 显示（需选择正确的材料组和标尺）。如 HL, HLD, HLDC, HRC, HB, HV 等。

特点： 便携、快速、操作简便；可测试大型工件和复杂形状；对表面损伤极小（微小压痕）；测量结果受材料弹性模量影响较大；不同方向（D, DC, G, C探头）和材料类型需要正确选择和换算；精度通常低于台式压痕硬度计，但对现场应用足够；对试样表面光洁度、质量（厚度、刚度、耦合）有一定要求。

邵氏硬度计

原理： 压入深度法。在规定的弹簧力作用下，将特定形状（钝针或半球）的压针垂直压入材料表面。硬度值由压针压入的深度决定（直接读取刻度或电子显示）。压入越浅，硬度越高。

应用对象： 主要用于弹性体（橡胶、硅胶）和软塑料（TPE, PP, PE等）。是橡胶行业最常用的硬度测试方法。

测试标准： ISO 7619-1 (邵氏A, D), ASTM D2240 (邵氏A, D, O, OO, OOO等), GB/T 531.1 等。最常用的是邵氏A（较软材料）和邵氏D（较硬材料）。

结果表示： 邵氏硬度值，单位通常省略（如 60 HA, 80 HD）。范围0-100，数值越大越硬。

特点： 便携、操作极其简便、快速、无损（压痕可恢复）；对试样厚度有一定要求；结果受压针形状、弹簧力、施压时间、温度影响较大；主要反映材料的弹性变形抗力（尤其邵氏A）；不同标尺（A, D, O等）针对不同硬度范围的材料，结果不能直接比较。

总结对比表：

如何选择？

• 测涂层抗划伤？ -> 铅笔硬度计

• 测涂层固化状态/表面摩擦？ -> 摆杆硬度计

• 测金属、陶瓷、硬塑料的整体硬度？ -> 压痕硬度计 (选具体方法：布氏、洛氏、维氏、努氏)

• 测大型金属工件现场硬度？ -> 里氏硬度计

• 测橡胶或软塑料硬度？ -> 邵氏硬度计 (选标尺：A或D)

理解它们的原理差异和应用场景是正确选择和使用硬度测试方法的关键。