这是一本基础性的、与金属材料力学性能相关的专著，数学公式简单，文章很容易阅读，可以作为建筑、机械等行业研究者的参考书，也可以作为高校学生的专业课程，帮助拓宽视野、加强学科交叉研究。这本书也很方便工程技术人员掌握和应用，对实际工程中金属材料的无损检测、试验研究很有指导意义，对工程设计人员也有很大帮助。

本书系英国剑桥大学D.Tabor教授在金属材料硬度领域的专著。书中详细介绍了布氏硬度、Meyer硬度、维氏硬度及肖氏硬度试验的基本原理；硬度试验中压痕与应变变形的对应关系；硬度试验中理想塑性材料和应力强化材料的不同表现；静态硬度试验和动态硬度试验原理的不同；固体金属材料之间的接触面积问题。
本书可作为土木和机械等行业从事设计、试验和工程检测人员的工具书，也可供高校力学和土木工程系师生使用和参考。

D.Tabor，英国剑桥大学表面物理和化学研究部教授，从事金属物理研究多年，对金属材料的基本理论有着深入的研究。

排名靠前章简介
一、划痕硬度002
二、静态压入硬度004
三、动态硬度005
四、接触面积006
参考文献006

第二章采用球形压头测量硬度
一、布氏硬度010
二、Meyer法则012
三、布氏硬度和Meyer硬度的比较016
四、Meyer法则的适用范围017
五、表面粗糙度的影响019
六、压痕变浅019
七、堆起和凹陷020
八、无应变的压痕021
九、极限抗拉强度和布氏硬度022
参考文献023

第三章理想塑性金属材料的压痕和变形
一、应力和应变026
二、拉伸时真实的应力-应变曲线028
三、拉压载荷下真实的应力-应变曲线031
四、拉伸载荷下名义应力-应变曲线033
五、组合应力下的塑性变形034
六、二维塑性变形的形成条件037
七、平冲头下理想塑性材料的变形042
八、摩擦力的影响045
九、圆柱平冲头下的变形049
参考文献 051

第四章球形压头下金属的变形：理想塑性材料
一、初始弹性变形054
二、塑性变形的开始055
三、彻底或完全的塑性变形057
四、压应力-载荷特性060
五、Meyer法则的适用范围062
六、压头的变形065
七、超硬质金属的布氏硬度测量066
八、表面粗糙度的影响072
九、堆起和凹陷076
十、无应变的压痕077
参考文献 078

第五章球形压头下金属的变形：会应力强化的材料
一、屈服压应力为压痕尺寸的函数082
二、试验结果之间的关联084
三、屈服压应力作为应力-应变特性的函数085
四、已变形金属材料的屈服压应力与应力-应变曲线090
五、Meyer法则的推导092
六、Meyer指数和应力-应变指数094
七、布氏硬度和极限抗拉强度095
参考文献 101

第六章球形压头下金属的变形:变浅和弹性回弹
一、回弹后压痕的往复变形104
二、变浅和弹性回弹105
三、应力分布109
四、释放的弹性应力和金属材料的黏附作用111
五、布氏硬度试验所涉及的过程114
参考文献 116

第七章采用圆锥和棱锥压头测量硬度
一、圆锥形压头118
二、棱锥形压头121
三、Knoop压头123
四、理想塑性材料在楔形压头下的压痕124
五、圆锥和棱锥形压头下的压痕127
六、应力强化金属材料的压痕129
七、针垫形和圆桶形压痕131
八、维氏硬度和极限抗拉强度132
九、Rockwell和Monotron硬度132
十、硬度的含义：维氏和布氏硬度试验138
参考文献139

第八章动态或回弹硬度
一、撞击产生的压痕142
二、撞击的四个主要阶段143
三、平均动态屈服压应力P144
四、屈服压应力P值变化的影响148
五、公式（8-6）和公式（8-10）的适用范围149
六、肖氏回弹硬度计154
七、弹性撞击的条件155
八、恢复系数158
九、弹性撞击情况的撞击时间160
十、塑性撞击情况的撞击时间161
十一、撞击时间的电子测量法163
十二、静态和动态硬度的比较167
十三、动态硬度的含义168
参考文献 170

第九章固体金属材料之间的接触面积
一、半球形凸起174
二、圆锥形和棱锥形凸起177
三、真实接触面积179
四、真实和表观接触面积180
五、卸载的影响181
六、接触面积的测量183
七、平整表面的接触问题185
参考文献 189

附录Ⅰ布氏硬度
一、定义192
二、压痕的大小192
三、载荷规定192
四、加载时间194
五、试件尺寸194

附录ⅡMeyer硬度
一、定义202
二、Meyer硬度和布氏硬度202

附录Ⅲ维氏硬度
一、定义210
二、维氏硬度和平均压应力210
三、载荷大小211
四、加载时间211

附录Ⅳ硬度转换

附录Ⅴ硬度和极限抗拉强度

附录Ⅵ典型金属材料的硬度

译序
本书系英国剑桥大学D.Tabor教授在金属材料硬度领域的专著。作者详细介绍了各类硬度试验的基本原理，很好地阐述了“硬度是什么”和“硬度测量的意义是什么”等问题。书中同时结合试验研究，详细阐述了硬度与金属材料本身的弹性和塑性等性能之间的关系。
与弹性、塑性、强度和韧性一样，硬度也是金属材料一个基本的力学性能指标。长期以来因为理论研究工作没有得到足够的跟进或拓展，硬度性能在实际工程中常常被忽视，目前规范和手册中也很少有关于硬度性能指标的规定，即便有也很不系统。以机械和建筑行业为例，上部结构在支座处局部承压、行车车轮在吊车轨道梁上的行走、高强螺栓连接摩擦面抗滑移性能、销轴和耳板的连接等，其实都涉及金属材料的硬度问题。如何根据载荷和使用条件选择合适的金属材料，避免过早出现局部塑性变形及材料磨损等问题，还有很多研究工作需要做。
这是一本在金属材料领域内很有特色的参考书。书中用zui基本的数学公式，将金属材料的硬度问题阐述清楚，可以作为土木、机械等行业研究者的参考书，也可以作为高校学生的辅修课程教材，帮助拓宽视野、加强学科交叉研究。这本书同时方便工程技术人员掌握和应用，对实际工程中金属材料的无损检测、试验研究具有指导意义，对工程设计人员也会有所帮助。
原著于1951年出版，2007年牛津大学出版社安排再版，可以看出这本书原著在该领域的影响。重读经典，从经典书籍中获取新的认识，并将其应用于实际工程具有重要的实践意义，特此推荐给大家。由于原著时间久远，书中有些标准和规定已与现行标准规范有不一致之处，对于这部分内容，请读者参照现行专业标准和规范。

郭彦林
2020.06



序
在过去50年甚至更长的时间内，工程师和金属学家将金属材料的硬度测量，作为评判金属材料常用力学性能的一种手段。本书尝试从一些基本力学性能的角度，来解释金属材料硬度测量的意义。书中并不讨论弹性和塑性变形的原子晶体力学，而是从如下假设出发：金属材料拥有特定的弹性和塑性性能，并且其硬度性能可以用这些基本特性来表达。希望通过本书的介绍，可以帮助物理学家、工程师、冶金学家更好地理解“硬度是什么”以及“硬度测量的意义是什么”。本书的重点为力学涵义的介绍，这样非数学专业的读者也可以理解和掌握一般的物理图表，而不需要更多的数学推导。
到目前为止，还没有人尝试过详细阐述硬度测量中所涉及的实用技术。这些技术在H.ONeill的专著The Hardness of Metals and Its Measurement（Chapman and Hall, London, 1934）中已经用一种巧妙的方式加以介绍了，其中罗列了到1933年为止完整的参考文献；S.R.Williams的专著Hardness and Hardness Measurement（Amer.Soc.Met.1942）以及F.C.Lea的专著Hardness of Metals（Griffin, London, 1936），包含了到1941年为止大部分的参考文献。除此之外，还有一本由D.Landau编写名为Hardness的小册子（The Nitralloy Corporation, N.Y., 1943）。同时，我在A.F.Dunbar撰写的一篇油印的文章A Critical Survey of Hardness Tests（Australian Institute of Metals,Conference 1945）中得到了很多有用的信息。
感谢墨尔本联邦科学与工业研究组织（C.S.I.R.O.）摩擦物理学分部的G.Brinson，他完成了早期的部分试验工作；W.Boas博士和T.M.Cherry教授（墨尔本）；Tipper；E.Orowan博士；特别是N.F.Nye博士和R.Hill博士（剑桥大学）的有益讨论。同时对剑桥大学工程学系以及部分同事在试验设备和工作时间上的慷慨帮助表示感谢。
本书所介绍的工作起源于1936～1939年之间在剑桥大学的一项关于金属材料表面之间的接触面积的研究工作。硬度方面的试验工作始于1945年在墨尔本联邦科学与工业研究组织（C.S.I.R.O.）摩擦物理学分部，而后的研究工作在剑桥大学表面物理和化学研究实验室继续进行。整个这段时期，我对F.P.Bowden博士持之以恒的鼓励深表感激。
除了另外做特别说明，书中所引用的试验结果均来自我及同伴的研究成果。

D.Tabor
表面物理和化学研究实验室
物理和化学部
剑桥大学 1950年01月