材料的機械硬度被定義為其抵抗變形的能力。硬度是通過在材料表面施加標準化的力量來制造的壓痕的量度。

硬度是設(shè)計相互作用組件時需要考慮的重要特性。例如，在設(shè)計軸承支撐界面時，軸應(yīng)比支撐軸承更硬，以防止軸的壓痕。

在對硬金屬和軟材料進行數(shù)控機械加工時也有特定的考慮因素。為了充分利用材料的物理特性，以獲得數(shù)控機械加工零件的最佳性能，需要對使材料硬或軟的因素有基本的理解。繼續(xù)閱讀以了解更多。

是什么使金屬變硬或軟？

硬材料和軟材料之間存在微觀差異，微觀（甚至納米尺度）特征與材料性質(zhì)之間存在密切關(guān)系。當設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)用時，材料的硬度是需要考慮的最重要因素。

硬度有兩種類型：機械硬度和化學硬度。化學硬度是化學鍵的反應(yīng)性或穩(wěn)定性的度量。機械硬度可以與化學鍵相關(guān)，因為硬度是通過剪切原子對的化學鍵所需的能量來衡量的。硬度不是凝聚能的度量，或分離原子所需的能量。

對于金屬而言，它們的凝聚能取決于位錯的移動性、位錯之間的相互作用以及位錯從沖擊點處減輕的能力。特別是對于金屬，硬度更多地取決于位錯之間的相互作用，而不是原子之間的相互作用。這種位錯移動性直接與彈性抗剪有關(guān)。

硬度是材料抵抗施加的剪切力造成其一部分相對于另一部分的剪切，或者說原子相對于彼此的剪切的度量。它還依賴于局部極化率和價電子密度，因為這些因素對剪切模量產(chǎn)生影響（記住：剪切模量是對剪切變形的響應(yīng)）。原子相對于彼此的剪切與價電子密度有關(guān)，因為它首先涉及化學鍵的重新排列。因此，硬度與化學鍵的構(gòu)型和強度密切相關(guān)。

數(shù)控加工硬金屬與軟金屬有何區(qū)別？

由于材料硬度是衡量其在變形之前抵抗剪切力的能力，它還決定了材料的耐磨性，從而影響數(shù)控機械加工。較軟的材料不能承受與材料開始滑動并變形之前相同的剪切力，因此在數(shù)控機械加工過程中更容易出現(xiàn)涂抹的傾向。然而，熟練的機械師知道如何管理這一特性，以精確加工甚至是最軟的金屬。

隨著硬度的增加，耐磨性也會增加，因為更硬的材料更難切割。材料的切割能力以及能夠切割該材料的刀具類型與每種材料的硬度直接相關(guān)。對于硬材料，富含金剛石的切削工具是一個不錯的選擇，碳化物和陶瓷也是如此。相反，軟金屬幾乎可以使用任何刀具進行加工，但良好掌握刀具的速度對于獲得干凈的切割而言至關(guān)重要，以防止涂抹。

專業(yè)提示：無論使用何種刀具材料，對于數(shù)控機械加工硬材料的初始階段，粗加工是一個不錯的技術(shù)。粗加工是在退火或硬化處理之前對材料進行預(yù)加工的過程。

當涉及到刀具抖動時，較硬的金屬不太容忍，因此必須使用更牢固、更高精度的刀具進行加工。此外，使用正確的刀具形狀對于成功數(shù)控機械加工硬金屬至關(guān)重要。例如，球頭銑刀非常適用于加工硬金屬的精加工或粗加工，因為它們能夠有效散熱并限制工件的變形。對于具有寬或平坦架部的硬金屬，圓角刀具是不錯的選擇，但可能會引起刀尖破裂。