洛氏硬度计原理
时间：2008-11-04 阅读：463
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2-1所示。
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
图2-1洛氏硬度试验原理图
洛氏硬度值按下式计算：
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。洛氏硬度试验分为2种，一种是普通洛氏硬度试验，一种是表面洛氏硬度试验。洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥和1.588mm、3.175mm钢球三种压头，采用60kg、100kg、150kg三种试验力，它们共有九种组合，对应于洛氏硬度的九个标尺，即HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK。表面洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥和1.588mm钢球2种压头，采用15kg、30kg、45kg三种试验力，它们共有六种组合，对应于表面洛氏的六个标尺，即HR15N、HR30N、HR45N、HR15T、HR30T、HR45T。洛氏硬度试验条件如表2－1所示。洛氏硬度标尺的选用如表2－2所示。
表2－1洛氏硬度试验条件
洛氏硬度标尺技术条件
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 |
A | HRA | 120°金刚石圆锥 | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 20～88HRA |
B | HRB | 1.5875mm钢球 | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 20～100HRB |
C | HRC | 120°金刚石圆锥 | 98.07 | 1373 | 1471 | 20～70HRC |
D | HRD | 120°金刚石圆锥 | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 40～77HRD |
E | HRE | 3.175mm钢球 | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 70～100HRE |
F | HRF | 1.5875mm钢球 | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 60～100HRF |
G | HRG | 1.5875mm钢球 | 98.07 | 1373 | 1471 | 30～94HRG |
H | HRH | 3.175mm钢球 | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 80～100HRH |
K | HRK | 3.175mm钢球 | 98.07 | 1373 | 1471 | 40～100HRK |
表面洛氏硬度标尺技术条件
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° | 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 | 29.42 | 117.7 | 147.1 | 67～93HR15T |
30T | HR30T | 264.8 | 294.2 | 29～82HR30T | ||
45T | HR45T | 411.9 | 441.3 | 10～72HR45T |
取自国家标准GB/T230.1-2004 注：力值单位9.8N=1kg
表2－2洛氏硬度标尺的选择
试样材料 | 压头 | 标尺 | 总试验力（kg） | 鼓轮读取刻度 |
高硬度或薄硬材料。如硬质合金、硬化薄钢带、渗碳后的淬硬钢。 | 金刚石压头 | A | 60 | C |
中低硬度材料。如退火后的中低碳钢、不锈钢、铜合金、超硬铝合金、可锻铸铁等。是应用较广的洛氏硬度标尺。 | 1/16＂钢球 | B | 100 | B |
淬火及低温回火的一般钢材、冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等，及硬度值超过HRB100的材料。是应用zui广的洛氏硬度标尺。 | 金刚石压头 | C | 150 | C |
中等渗层表面硬化钢、薄硬钢板、珠光体可锻铸铁。 | 金刚石压头 | D | 100 |
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铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。 | 1/8＂钢球 | E | 100 |
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退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。 | 1/16＂钢球 | F | 60 |
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铍青铜、磷青铜、可锻铸铁等（HRB值接近100的材料）。 | 1/16＂钢球 | G | 150 |
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铝、锌、铅等软金属。 | 1/8＂钢球 | H | 60 |
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软金属薄材、轴承合金。 | 1/8＂钢球 | K | 150 |
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洛氏硬度计不易检测的渗碳钢、渗氮钢、表面淬火钢等浅层表面硬化钢件；小零件；厚度薄至0.15mm的硬钢带及要求压痕尽量小的高硬度工件。 | 金刚石压头 | 15N | 15 | N—T |
金刚石压头 | 30N | 30 | N—T | |
金刚石压头 | 45N | 45 | N—T | |
软钢、不锈钢、铜合金、铝合金薄板带材料、薄壁管材、小零件、电镀层及要求压痕尽量小的中、低硬度工件。 | 1/16＂钢球 | 15T | 15 | N—T |
1/16＂钢球 | 30T | 30 | N—T | |
1/16＂钢球 | 45T | 45 | N—T |
N标尺用于类似洛氏标尺C、A和D检测的材料，但于薄小试样和浅硬化深度的试样。
T标尺用于类似洛氏标尺B、F和G检测的材料，但于薄小试样和较软且覆镀层较浅的试样。
洛氏硬度计的特点
洛氏硬度试验操作简单，测量迅速，可在指示表上直接读取硬度值，工作效率高，成为zui常用的硬度试验方法之一。由于试验力较小，压痕也小，特别是表面洛氏硬度试验的压痕更小，对大多数工件的使用无影响，可直接测试成品工件，初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小，因此，此仪器非常适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测，该试验方法对测量操作的要求不高，非专业人员容易掌握。
洛氏硬度计的应用
洛氏硬度试验采用了3种压头，6种试验力，根据金属材料材质、硬度范围及尺寸的不同，共有15个标尺可供选择，可以测试从很软到很硬几乎全部常见的金属材料，应用范围十分广阔。洛氏硬度计在工业生产中得到了广泛应用，成为检验产品质量，确定合理加工工艺的主要手段。可测试各种黑色和有色金属，测试淬火钢、回火钢、退火钢、表面硬化钢、各种厚度的板材、硬质合金材料、粉末冶金材料、热喷涂层的硬度。
表面洛氏硬度计用于测试薄板金属、薄壁管材、表面硬化钢和小零件的硬度。