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洛氏硬度计原理



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：
HR = N - h / s
　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°
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




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
　

铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。
1/8＂钢球
E
100
　

退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。
1/16＂钢球
F
60
　

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
　

铝、锌、铅等软金属。
1/8＂钢球
H
60
　

软金属薄材、轴承合金。
1/8＂钢球
K
150
　

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。