建筑材料：钢材硬度判定与应用

任务目标

1.能够进行建筑钢材硬度判定。

2.能够对建筑钢材硬度进行相关工程应用。

基本知识

硬度是材料抵抗更硬物体压入其表面的能力，也可以说是抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它是材料的重要性能之一，与其他强度指标和塑性指标之间有着内在联系。硬度值可以间接反映金属强度及金属在化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异等。通常，材料越硬，其耐磨性越好。机械制造业所用的刀具、量具、模具等，都应具备足够的硬度，才能保证使用性能和寿命。有些机械零件如齿轮等，也要求有一定的硬度，以保证足够的耐磨性和使用寿命。目前，测定钢材硬度的方法很多，常用的方法是布氏法，其硬度指标是布氏硬度值。

布氏法的测定原理：用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，以规定的压力压入被测试样表面，保持规定时间后去除外力，在试样表面留下球形压痕。布氏硬度值用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力来表示。

一般来说、材料越软，其压痕直径越大，布氏硬度值也就越低；反之，布氏硬度值就越高。布氏硬度常用符号HB表示。布氏硬度为450～650的材料，压头用硬质合金球，其硬度值用HBW表示，如图5-2所示。

图5-2　布氏硬度试验原理

1—钢球；2—试件；P—施加于钢球上的荷载；D—钢球直径；d—压痕直径；h—压痕深度

各类钢材的硬度与抗拉强度之间有较好的相关性。一般来说，钢材的强度与硬度成正比，钢材的抗拉强度是布氏硬度的33%～36%。

根据试验研究，当碳素钢的HB＜175时，其抗拉强度与布氏硬度的经验关系式为σb=0.36 HB；当HB＞175时，其抗拉强度与布氏硬度的经验关系式为σb=0.35 HB。根据这一关系，可以直接在钢结构上测出钢材的HB值，并估算该钢材的σb。

建筑钢材常以屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性等性质作为评定牌号的依据。

任务准备

计算机、演示文稿等。

任务组织(www.xing528.com)

（1）五人一组，其中一名学员担任组长，负责组织其余学员在日常生活、学习中，收集影响建筑钢材硬度的相关指标和影响因素。

（2）每组按照各自收集的影响建筑钢材硬度的影响因素和相关指标的大小，进行建筑钢材硬度判定，并在此基础上对相关技术性质进行工程应用。

（3）每组完成后，其他组同学对其进行点评和补充。

注意事项

（1）主讲人注意着装、语言组织与表达、体态表达。

（2）注意组员之间的团队协作与沟通。

（3）鼓励团队构思创意、自主创新，在遇到问题时可以打破常规，寻求解决问题的新路径。

（4）注意在能力训练过程中追求精益求精，培养工匠精神。

任务训练流程

实训项目：建筑钢材硬度判定与应用

问题情景

钢材入场时检验钢材硬度的意义是什么？

（1）检验金属的耐磨性，硬度越高，说明金属的耐磨性能越高。

（2）判断钢的强度，硬度越高，说明钢的强度也越高。

（3）检验机械零件加工后性能是否符合要求，一般热处理后都要检验零件的硬度。