材料的机械硬度被定义为其抵抗变形的能力。硬度是通过在材料表面施加标准化的力量来制造的压痕的量度。

硬度是设计相互作用组件时需要考虑的重要特性。例如，在设计轴承支撑界面时，轴应比支撑轴承更硬，以防止轴的压痕。

在对硬金属和软材料进行数控机械加工时也有特定的考虑因素。为了充分利用材料的物理特性，以获得数控机械加工零件的最佳性能，需要对使材料硬或软的因素有基本的理解。继续阅读以了解更多。

是什么使金属变硬或软？

硬材料和软材料之间存在微观差异，微观（甚至纳米尺度）特征与材料性质之间存在密切关系。当设计结构应用时，材料的硬度是需要考虑的最重要因素。

硬度有两种类型：机械硬度和化学硬度。化学硬度是化学键的反应性或稳定性的度量。机械硬度可以与化学键相关，因为硬度是通过剪切原子对的化学键所需的能量来衡量的。硬度不是凝聚能的度量，或分离原子所需的能量。

对于金属而言，它们的凝聚能取决于位错的移动性、位错之间的相互作用以及位错从冲击点处减轻的能力。特别是对于金属，硬度更多地取决于位错之间的相互作用，而不是原子之间的相互作用。这种位错移动性直接与弹性抗剪有关。

硬度是材料抵抗施加的剪切力造成其一部分相对于另一部分的剪切，或者说原子相对于彼此的剪切的度量。它还依赖于局部极化率和价电子密度，因为这些因素对剪切模量产生影响（记住：剪切模量是对剪切变形的响应）。原子相对于彼此的剪切与价电子密度有关，因为它首先涉及化学键的重新排列。因此，硬度与化学键的构型和强度密切相关。

数控加工硬金属与软金属有何区别？

由于材料硬度是衡量其在变形之前抵抗剪切力的能力，它还决定了材料的耐磨性，从而影响数控机械加工。较软的材料不能承受与材料开始滑动并变形之前相同的剪切力，因此在数控机械加工过程中更容易出现涂抹的倾向。然而，熟练的机械师知道如何管理这一特性，以精确加工甚至是最软的金属。

随着硬度的增加，耐磨性也会增加，因为更硬的材料更难切割。材料的切割能力以及能够切割该材料的刀具类型与每种材料的硬度直接相关。对于硬材料，富含金刚石的切削工具是一个不错的选择，碳化物和陶瓷也是如此。相反，软金属几乎可以使用任何刀具进行加工，但良好掌握刀具的速度对于获得干净的切割而言至关重要，以防止涂抹。

专业提示：无论使用何种刀具材料，对于数控机械加工硬材料的初始阶段，粗加工是一个不错的技术。粗加工是在退火或硬化处理之前对材料进行预加工的过程。

当涉及到刀具抖动时，较硬的金属不太容忍，因此必须使用更牢固、更高精度的刀具进行加工。此外，使用正确的刀具形状对于成功数控机械加工硬金属至关重要。例如，球头铣刀非常适用于加工硬金属的精加工或粗加工，因为它们能够有效散热并限制工件的变形。对于具有宽或平坦架部的硬金属，圆角刀具是不错的选择，但可能会引起刀尖破裂。