材料的機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化的力量來制造的壓痕的量度。

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

在對(duì)硬金屬和軟材料進(jìn)行數(shù)控機(jī)械加工時(shí)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(jī)械加工零件的最佳性能，需要對(duì)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(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)，材料的硬度是需要考慮的最重要因素。

硬度有兩種類型：機(jī)械硬度和化學(xué)硬度?；瘜W(xué)硬度是化學(xué)鍵的反應(yīng)性或穩(wěn)定性的度量。機(jī)械硬度可以與化學(xué)鍵相關(guān)，因?yàn)橛捕仁峭ㄟ^剪切原子對(duì)的化學(xué)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(duì)于金屬而言，它們的凝聚能取決于位錯(cuò)的移動(dòng)性、位錯(cuò)之間的相互作用以及位錯(cuò)從沖擊點(diǎn)處減輕的能力。特別是對(duì)于金屬，硬度更多地取決于位錯(cuò)之間的相互作用，而不是原子之間的相互作用。這種位錯(cuò)移動(dòng)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(duì)于另一部分的剪切，或者說原子相對(duì)于彼此的剪切的度量。它還依賴于局部極化率和價(jià)電子密度，因?yàn)檫@些因素對(duì)剪切模量產(chǎn)生影響（記?。杭羟心Ａ渴菍?duì)剪切變形的響應(yīng)）。原子相對(duì)于彼此的剪切與價(jià)電子密度有關(guān)，因?yàn)樗紫壬婕盎瘜W(xué)鍵的重新排列。因此，硬度與化學(xué)鍵的構(gòu)型和強(qiáng)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(jī)械加工。較軟的材料不能承受與材料開始滑動(dòng)并變形之前相同的剪切力，因此在數(shù)控機(jī)械加工過程中更容易出現(xiàn)涂抹的傾向。然而，熟練的機(jī)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(huì)增加，因?yàn)楦驳牟牧细y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(duì)于硬材料，富含金剛石的切削工具是一個(gè)不錯(cuò)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(jìn)行加工，但良好掌握刀具的速度對(duì)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(duì)于數(shù)控機(jī)械加工硬材料的初始階段，粗加工是一個(gè)不錯(cuò)的技術(shù)。粗加工是在退火或硬化處理之前對(duì)材料進(jìn)行預(yù)加工的過程。

當(dāng)涉及到刀具抖動(dòng)時(shí)，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(jìn)行加工。此外，使用正確的刀具形狀對(duì)于成功數(shù)控機(jī)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?yàn)樗鼈兡軌蛴行岵⑾拗乒ぜ淖冃?。?duì)于具有寬或平坦架部的硬金屬，圓角刀具是不錯(cuò)的選擇，但可能會(huì)引起刀尖破裂。