硬度試驗機完整指南｜維氏、洛氏、努氏硬度測試原理與選擇標準

硬度試驗是評估材料強度、耐磨性與熱處理品質的重要方法，不同材料與應用需選擇合適的硬度測試方式，如維氏硬度、努氏硬度與洛氏硬度。本指南系統整理各種硬度試驗原理、計算方式與適用範圍，並說明試樣厚度、試驗力與壓痕尺寸的關係，協助提升量測準確性與材料品質判斷能力。

硬度測試是什麼

硬度是材料抵抗變形或壓入的能力，廣泛應用於：

• 金屬材料強度判定
• 熱處理品質檢測
• 表面硬化層分析
• 焊接與材料組織評估

 

常見硬度試驗種類

維氏硬度（Vickers Hardness, HV）

• 使用鑽石四角錐壓頭（136°）
• 適用範圍最廣
• 可用於微小硬度測試

計算概念：

• 以壓痕對角線長度計算面積
• 再以試驗力除以接觸面積得到硬度值

特點：

• 高精度
• 適用於薄材料與表面處理層

努氏硬度（Knoop Hardness, HK）

• 菱形壓頭（非對稱）
• 適合微小區域量測

特點：

• 壓痕較淺
• 適用於薄膜、鍍層

 

洛氏硬度（Rockwell Hardness, HR）

測試方式：

• 先施加初試驗力
• 再施加主試驗力
• 測量壓入深度差

分類：

• HRC：鋼材
• HRB：軟金屬
• HRA：硬質材料

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表面洛氏硬度（Superficial Rockwell）

• 適用薄板與表面硬化層
• 試驗力較低

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硬度試驗選擇原則

根據材料與形狀選擇：

• 超硬材料 → 維氏或努氏
• 鋼材 → 洛氏（HRC）
• 薄板/鍍層 → 表面洛氏或努氏
• 塑料與橡膠 → 專用硬度測試

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試樣厚度與測試關係（重要）

維氏硬度：

• 試樣厚度需大於壓痕對角線1.5倍
• 壓痕深度約為對角線1/7

若厚度不足：

• 測量結果會失真
• 易受基材影響

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洛氏硬度與試樣厚度關係

不同硬度尺度對應不同最小厚度：

• HRC、HRB等需符合最小厚度限制
• 表面洛氏適合較薄材料

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硬度試驗誤差來源

主要來自：

• 壓頭幾何誤差
• 試驗力誤差
• 壓痕讀取誤差
• 試樣表面狀態

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硬度試驗應用場景

• 滲碳層厚度檢測
• 淬火深度判定
• 焊接區硬度分析
• 高溫材料性能評估