洛氏硬度

洛氏硬度

以壓痕塑性變形深度來确定硬度值的指标
洛氏硬度試驗采用三種試驗力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應于洛氏硬度的9個标尺。[1]這9個标尺的應用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。洛氏硬度(HR)測試當被測樣品過小或者布氏硬度(HB)大于450時,就改用洛氏硬度計量。試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm/3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕深度求出材料的硬度。根據實驗材料硬度的不同,可分為三種不同标度來表示:HRA是采用60Kg載荷和鑽石錐壓入器求的硬度,用于硬度很高的材料。例如:硬質合金。HRB是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度,用于硬度較低的材料。例如:軟鋼、有色金屬、退火鋼、鑄鐵等。HRC是采用150Kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用于硬度較高的材料。
    中文名:洛氏硬度 外文名: 所屬學科: 分類:HRB、HRA 壓力:種試驗力,三種壓頭 材料:金屬材 性質:技術

測試

HRC标尺的使用範圍是20~70HRC,當硬度值小于20HRC時,因為壓頭的圓錐部分壓入太多,靈敏度下降,這時應改用HRB标尺。盡管HRC标尺被規定的上限值為70HRC,但是當試樣硬度大于67HRC時,壓頭尖端承受的壓力過大,金剛石容易損壞,壓頭壽命會大大縮短,因此一般應改用HRA标尺。

HRA标尺的使用範圍是20-88HRA,由美國标準ASTM E140可以獲得以下換算關系:

27HRA≈30HRB

60HRA≈100HRB≈20HRC

85.6HRA≈68HRC

可見,HRA标尺的測試範圍涵蓋了從軟鋼(HRB)、硬鋼(HRC)到硬質合金的硬度範圍。然而,事實上HRA标尺很少用于測試軟鋼,主要用于測試薄硬鋼闆、深層滲碳鋼和硬質合金。在硬質合金方面,由于技術進步,有些材料硬度已達到93-94HRA,這已超出标準規定。工程上超出HRA高端的測量範圍已成為慣例。HRA标尺有一個特殊用途。

在使用洛氏硬度計測試鋼試樣時,如果不知試樣是軟鋼還是硬鋼,可先用HRA标尺試測一下,當硬度值小于60HRA時可改用HRB标尺,當硬度值大于60HRA時可改用HRC标尺。

HRB标尺的使用範圍是20~100HRB,當硬度值低于20HRB時,由于鋼球的壓入深度過大,金屬蠕變加劇,試樣在試驗力作用下的變形時間延長,測試值準确度降低,此時應改用HRF标尺。當硬度值大于100HRB時,因為鋼球壓入深度過淺,靈敏度降低,精度下降,此時應改用HRC标尺。在使用HRB标尺測試鋼試樣時。

一個特别值得注意的地方是:當預先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時,決不可使用HRB标尺做測試,因為用鋼球壓頭誤測了淬火鋼,鋼球就可能會變形,鋼球壓頭就會損壞,這是鋼球壓頭損壞的主要原因。遇到這種情況時應先用金剛石壓頭,用HRA标尺測試一下,再決定是用HRB還是用HRC。

HRF标尺的使用範圍是60~100HRF。HRF标尺是國外使用較多的一個标尺,它是測試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測手段。但是在中國,也存在标準硬度塊短缺的問題,它的應用也受到了限制。

HRG标尺适用于HRB值接近100的材料,對于铍青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度範圍介于HRB标尺的高端和HRC标尺低端的材料,如果改用HRG标尺,就可以大大改善測試的靈敏度,提高測試精度。

分為金屬類洛氏硬度,塑料類洛氏硬度(HRR)

區别和換算

鋼材的硬度:金屬硬度(Hardness)的代号為H。按硬度試驗方法的不同,

●常規表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、裡氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較為常用。

●HB應用範圍較廣,HRC适用于表面高硬度材料,如熱處理硬度等。兩者區别在于硬度計之測頭不同,布氏硬度計之測頭為鋼球,而洛氏硬度計之測頭為金剛石。

●HV-适用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV)以120kg以内的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度值(HV)。

●HL手提式硬度計,測量方便,利用沖擊球頭沖擊硬度表面後,産生彈跳;利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計算硬度,公式:裡氏硬度HL=1000×VB(回彈速度)/VA(沖擊速度)。

●目前最常用的便攜式裡氏硬度計用裡氏(HL)測量後可以轉化為:布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用裡氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、裡氏(HL)、肖氏(HS)測量硬度值。時代公司生産的TH系列裡氏硬度計就有此功能,是傳統台式硬度機的有益補充!”1、HB-布氏硬度:

布氏硬度(HB)一般用于材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度較高的材料,如熱處理後的硬度等等。

布式硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷,将一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面,保持規定時間,然後卸荷,測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為:以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載後,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2(N/mm2)。(關于布式硬度(HB)

2、HR-洛式硬度

洛式硬度(HR-)是以壓痕塑性變形深度來确定硬度值指标。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的标度來表示:

HRA:是采用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料(如硬質合金等)。

HRB:是采用100kg載荷和直徑1.59mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

HRC:是采用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

另外:

(1)HRC含意是洛式硬度C标尺,

(2)HRC和HB在生産中的應用都很廣泛

(3)HRC适用範圍HRC 20--67,相當于HB225--650

若硬度高于此範圍則用洛式硬度A标尺HRA。若硬度低于此範圍則用洛式硬度B标尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值。

(4)洛氏硬度計C标尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐,試驗載荷為一确定值,中國标準是150公斤力。

布氏硬度計之壓頭為淬硬鋼球(HBS)或硬質合金球(HBW),試驗載荷随球直徑不同而不同,從3000到31.25公斤力。

(5)洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數點求平均值,适用成品和薄片,歸于無損檢測一類。

布式硬度壓痕較大,測量值準,不适用成品和薄片,一般不歸于無損檢測一類。

(6)洛式硬度的硬度值是一無名數,沒有單位。(因此習慣稱洛式硬度為多少度是不正确的。)

布式硬度的硬度值有單位,且和抗拉強度有一定的近似關系。

(7)洛式硬度直接在表盤上顯示、也可以數字顯示,操作方便,快捷直觀,适用于大量生産中。

布式硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑,然後查表或計算,操作較繁瑣。

樣品要求

洛氏硬度試驗需要按照試樣的材質、硬度範圍及尺寸來選擇不同的壓頭及試驗力,使用不同的标尺表示。洛氏硬度計和表面洛氏硬度計的标尺通常按材料種類、材料厚度和标尺的刻度範圍三方面的因素來選擇,具體選擇方法叙述如下:

按材料種類選擇

十五個标尺中,後六個标尺為表面洛氏硬度。前九個标尺中,常用的标尺為A、B、C标尺。

A标尺多用于測量碳化鎢、硬質合金、表面硬化零件等等的硬度;

B标尺多用于測量有色金屬、合金及退火鋼等低硬度的零件的硬度;

C标尺多用于測量碳鋼、工具鋼及合金鋼等經淬火、回火處理的試樣的硬度。

按材料選擇并不是一種嚴格的做法。因為每一種材料随着其所采用的不同的熱處理工藝,其最終硬度不可能相同,因此所适應的硬度标尺也不會相同。

按樣品的硬度範圍選擇

1:樣品硬度與材料成分及熱處理工藝的關系!在相同的熱處理工藝下,材料的含碳量越高,材料的硬度也越高。對應于相同的材料,由工藝引起的硬度高低是:淬火、正火、退火。

2:各種洛氏硬度标尺的适應範圍。每種洛氏硬度标尺都有一個可用範圍,這一點很容易從硬度計刻度盤上的分度來确定。

按厚度或硬化層深度

洛氏硬度試驗對樣品試樣有要求,其厚度不能小于殘餘壓痕深度的10倍,試樣背面不能出現明顯的變形痕迹。由此樣品的厚度決定了載荷的選擇,載荷必須保證其所引起的變形小于樣品的最小厚度。對于每一種硬度試驗,都存在最小可測量厚度。

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