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洛氏硬度计的工作原理、分类及压头和试验力的选择

浏览数量:1     作者:本站编辑     发布时间: 2020-07-11      来源:本站

一、洛氏硬度计工作原理

在规定条件下,将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后,在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。
洛氏硬度试验原理如图所示:
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1—在初始试验力F0下的压入深度;2—在总试验力F0+F1下的压入深度;3—去除主试验力F1后的弹性回复深度;4—残余压入深度h;5—试样表面;6—测量基准面;7—压头位置洛氏硬度值按下式计算:
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N-常数,对于A、C、D、N、T标尺,N=100;其他标尺,N=130;
h-残余压痕深度,mm;
S-常数,对于洛氏硬度,S=0.002mm,对于表面洛氏硬度,S=0.001mm。每一洛氏硬度单位对应的压痕深度,洛氏硬度为0.002mm,表面洛氏硬度为0.001mm。压痕越浅,硬度越高。

 

二、洛氏硬度计按照功能和测试范围一般分为

标准洛氏硬度计、表面洛氏硬度计、双洛氏硬度计、塑料洛氏硬度计和全洛氏硬度计。日常测试中最广泛应用的为标准洛氏硬度计和表面洛氏硬度计。

 

三、标准洛氏及表面洛氏硬度标尺、实验力、压头、硬度范围及材料对照表

洛氏硬度标尺

硬度
符号

压头类型

初试验力
F0(N)

主试验力
F1(N)

总试验力
F0+ F1(N)

适用范围

测定材料

A

HRA

120°金刚石圆锥

98.07

490.3

588.4

20~88HRA

硬质合金
很薄很硬的钢材
表面硬化层较薄的硬化钢

B

HRB

1.5875mm钢球

98.07

882.6

980.7

20~100HRB

低碳钢
软金属
铜合金
铝合金
可锻铁

C

HRC

120°金刚石圆锥

98.07

1373

1471

20~70HRC

一般钢材
硬度较高的铸件
珠光体
可锻铁
淬火+回火的合金钢

D

HRD

120°金刚石圆锥

98.07

882.6

980.7

40~77HRD

薄钢材
表面硬化钢材
珠光体
可锻铁

E

HRE

3.175mm钢球

98.07

882.6

980.7

70~100HRE

铸铁
较小铝合金
镁合金
轴承合金

F

HRF

1.5875mm钢球

98.07

490.3

588.4

60~100HRF

硬度较低的有色金属(退火铜合金)
软质薄合金板

G

HRG

1.5875mm钢球

98.07

1373

1471

30~94HRG

可锻铁
铜-镍-锌
铜-镍合金

H

HRH

3.175mm钢球

98.07

490.3

588.4

80~100HRH

硬度很低的有色金属、轻金属像(铝、锌、铅)

K

HRK

3.175mm钢球

98.07

1373

1471

40~100HRK

轴承合金及较软的金属或薄材

 

表面洛氏
硬度标尺

硬度
符号

压头类型

初试验力F0(N)

主试验力F1(N)

总试验力
F0+ F1(N)

适用范围

15N

HR15N

120°
金刚石圆锥

29.42

117.7

147.1

70~94HR15N

30N

HR30N

264.8

294.2

42~86HR30N

45N

HR45N

411.9

441.3

20~77HR45N

15T

HR15T

1.5875mm
钢球

29.42

117.7

147.1

67~93HR15T

30T

HR30T

264.8

294.2

29~82HR30T

45T

HR45T

411.9

441.3

10~72HR45T

 

四、洛氏硬度与试样最小厚度关系图:

试件的最小厚度应大于压痕深度的10倍。测试后,试件背面不得有可见的变形痕迹。                                                                                                             

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五、洛氏硬度实验中测试的两点最小间距

在洛氏硬度实验中,适当的保持压痕之间的距离或压痕距式样边缘的距离,对于获得正确的实验结果是十分重要的。
在ISO 6508-1中,对洛氏硬度实验和表面洛氏硬度实验压痕间距的规定是相同的:
两相邻压痕中心之间距离至少应为压痕直径的4倍,但不应小于2mm;
任意压痕中心距式样边缘距离应为压痕直径的2.5倍,但不小于1mm。

 

六、洛氏硬度实验对试样表面的要求
对洛氏硬度试样表面的规定有两点,一点是尽可能保证试验面是平面,这主要是针对加工的试样而言,由于洛氏硬度计硬度测量原理是通过测量压痕深度而计算硬度值的,所以理想的表面是平面。然而对于许多工件和半成品来说可能是曲面,曲面上测得的洛氏硬度值误差要比平面上大,这一方面是曲面修正值本身是近似的。另一方面,压头轴线应在曲面最高的点试验,对中的偏差也往往是造成曲面硬度值误差较大的原因。另一点要求是表面粗糙度,过于粗糙的试样表面会使测定的洛氏硬度值偏低和数据分散度加大,因此标准中规定为表面粗糙度(Ra)不大于0.8um,尤其对于进行机加工的试样。在对一些工件的洛氏硬度测量中由于表面不能加工使表面粗糙度(Ra)达不到0.8um,此时应注意试验结果的准确性。
式样表面粗糙度的增加表明微观上表面的凹凸不平幅度变大,在相同试验力的作用下压头压入深度更大些,因此在较粗糙的式样上反映出的洛氏硬度值偏低。

 

七、洛氏硬度实验结果的表示

60HRC : 60 - 硬度值为60; HR - 洛氏硬度;C - 洛氏C标尺
洛氏硬度用硬度数,符号HR,使用的标尺及球压头符号(钢球为S,硬质合金球为W)表示。
示例:60HRBW表示用硬质合金球压头在B标尺上测得的洛氏硬度值为60。


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