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[科普中国]-洛氏威尔硬度

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洛氏硬度

应用压入法,在规定的外加载荷下,将规定直径的钢球或锥角为120°的金刚石压头压入被测试的材料表面,而产生凹痕,用所测凹痕的深度表示的硬度即为洛氏硬度。1

洛氏威尔硬度是应用最广的一种硬度试验方法,属于压入硬度法。由美国冶金学家洛克威尔 (S.P.Rockwell)首先提出,因此得名。

和布氏硬度一样,洛氏硬度也是压痕试验法,所不同的是它不是测定压痕直径的大小,而是测定压痕的深度,洛氏硬度适用于测定极薄或极硬的金属材料,但对组织不均匀的材质,其测量值不如布氏硬度准确。

洛氏硬度必须标出选用的压头和载荷。其测试负荷大、压痕深、不适用于薄材及表面硬化层。对材料表层硬度的测试另有洛氏表面硬度标度。

与其他硬度试验相比,洛氏硬度试验的优点是简便迅速,压痕较小,测定范围广; 缺点是代表性较差,数据重复性不好。

表面洛氏硬度表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充,在采用洛氏硬度试验时,当遇到材料较薄,试样较小,表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时,就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头,采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力,就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。

表面洛氏硬度试验采用三种试验力,两种压头,它们有6种组合,对应于表面洛氏硬度的6个标尺。

表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材料;T标尺适用于类似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG测试的材料。

洛氏硬度分类洛氏硬度试验采用三种试验力,三种压头,它们共有9种组合,对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。

用洛氏硬度计测定的硬度值,以HR表示。金属材料使用C标度、A标度、B标度,故其硬度分别以HRC、HRA、HRB表示。

HRCHRC是用金刚石圆锥压头作压入物,HRC所加负荷为150千克,载荷1470N,顶角120°,适用于较硬的钢材。

HRAHRA是用金刚石圆锥压头作压入物,HRA所加负荷为60千克,载荷588 N,顶角120°,适用于很硬或很薄的金属材料,如硬质合金的硬度指标就是HRA。

HRBHRB这种洛氏硬度是用直径为1 /16″ (1.588毫米) 的钢球作压入物,所加负荷为100千克,载荷980N,适用于较软的钢材、铸铁及有色金属材料。

换算关系由美国标准ASTME140可以获得以下换算关系:

27HRA≈30HRB

60HRA≈100HRB≈20HRC

85.6HRA≈68HRC

洛氏硬度试验做洛氏威尔硬度试验时,将金刚石圆锥压头 (顶角120°) 或钢球压头 (直径 1.588mm)分两次加载,先加初载荷 ,再加主载荷 。然后卸除 ,在 继续作用下由测得的残余压入深度值e ( 所引起的)计算。e相当于压头向下轴向移动的距离,e值越大, 硬度越低。一个洛氏硬度值等于 0.002mm的距离。2

洛氏硬度以符号 HR表示,按所用标尺分为HRA、 HRB和HRC。其硬度值可分别按下列公式计算:

用A及C标尺时,HR= 100-e,用B标尺时,HR=130-e。

e 值用以下公式计算可得。

在式中, h0为在初载荷作用下压头压入表面 的深度(mm),h1为施加总载荷后卸除主载荷在 继续作用下压头压入深度(mm)。

载荷与测量范围洛氏硬度的载荷与测量范围如下表所示:2

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洛氏硬度的测量有效范围为:淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢,HRC为20~67;碳化物、硬质合金、浅层表面硬化钢,HRA 为70~85;软钢、铜合金、铝合金、灰口铸铁,HRB为25~100。3

洛氏硬度计洛氏硬度计(Rockwell apparatus)在硬度检测法下孕育而生,洛氏硬度计先后经历了两次改进,最终奠定了现代洛氏硬度计的设计雏形。

随着工业经济的发展,洛氏硬度计在工厂金属制品的检测领域得到广泛应用,成为检验金属制品质量和提升加工工艺的重要手段。

随着工业加工技术的进步,洛氏硬度计一直被使用,与布氏、维氏硬度检测法一样,成为三种最常用的硬度检测法之一。洛氏硬度计检测方法已日趋完善,操作既简单又快捷,可直接通过光学投影屏、显示屏读数。

洛氏硬度计可完成各种黑色、有色金属、钢材及一定厚度的板材、热喷涂层、硬质合金和冶金材料的硬度测量。但在测量范围上,洛氏硬度计只适用于板材厚度大于1mm和圆棒直径为3mm的产品硬度测量,不适用于小产品的硬度测量。

当前,洛氏硬度计主要分为电动型、磁力型和触摸屏型,有HR-150A型手动袼氏硬度计、HR-150DT型电动洛氏硬度计、HRM-45型电动表面洛氏硬度计、HRS-150型数显洛氏硬度计、HD9-45型光学表面洛氏硬度计及TH3200全自动洛氏硬度计等产品系列。4

硬度计上装有百分表头,由表头可直接读出材料的硬度值,如HRC50表示C标尺测量的洛氏硬度值为50。洛氏硬度法压痕小,可用于成品件的硬度测定,其测定方法简便迅速。洛氏硬度试验方法详见中华人民共和国国家标准GB230。5

洛氏硬度试验意义洛氏硬度试验是一种根据经验的缺口硬度测试。它的全世界范围的采用则是由于其试验方法提供了许多优势。这种测试是快速的,廉价的,并相对无破坏性的,仅仅是应用在材料上的小缺口上。

在洛氏硬度机器上的简单的操作性也提供了更多的优点,洛氏硬度试验通常不要求非常熟练的操作员。为了与其他材料特性相关,洛氏硬度试验还能够给出金属材料的一些重要信息抗张硬度,抗磨力和延展性。

这种试验通常对于原料的挑选,工艺和质量控制,以及民用产品的验收测试很有益处。

因此,在今天的生产设施中,从某些生产设备的热、油滑环境,到环境可控的冶金相学和校准实验室,几乎每种试验环境中都可以找到洛氏硬度机器的使用。