[科普中国]-洛氏威尔硬度

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。