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洛氏硬度計的原理、特點和應(yīng)用
洛氏硬度計原理
在規(guī)定條件下，將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質(zhì)合金球）分2個步驟壓入試樣表面。卸除主試驗力后，在初試驗力下測量壓痕殘余深度h。以壓痕殘余深度h代表硬度的高低。洛氏硬度試驗原理如圖2-1所示。
1—在初始試驗力F0下的壓入深度；2—在總試驗力F0+F1下的壓入深度；3—去除主試驗力F1后的彈性回復(fù)深度；4—殘余壓入深度h；5—試樣表面；6—測量基準面；7—壓頭位置
圖2-1洛氏硬度試驗原理圖
洛氏硬度值按下式計算：
N－常數(shù)，對于A、C、D、N、T標尺，N=100；其他標尺，N=130；
h－殘余壓痕深度，mm；
S－常數(shù)，對于洛氏硬度，S=0.002mm，對于表面洛氏硬度，S=0.001mm。每一洛氏硬度單位對應(yīng)的壓痕深度，洛氏硬度為0.002mm，表面洛氏硬度為0.001mm。壓痕越淺，硬度越高。洛氏硬度試驗分為2種，一種是普通洛氏硬度試驗，一種是表面洛氏硬度試驗。洛氏硬度試驗采用120°金剛石圓錐和φ1.588mm、φ3.175mm鋼球三種壓頭，采用60kg、100kg、150kg三種試驗力，它們共有九種組合，對應(yīng)于洛氏硬度的九個標尺，即HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK。表面洛氏硬度試驗采用120°金剛石圓錐和φ1.588mm鋼球2種壓頭，采用15kg、30kg、45kg三種試驗力，它們共有六種組合，對應(yīng)于表面洛氏的六個標尺，即HR15N、HR30N、HR45N、HR15T、HR30T、HR45T。洛氏硬度試驗條件如表2－1所示。洛氏硬度標尺的選用如表2－2所示。
表2－1洛氏硬度試驗條件
洛氏硬度標尺技術(shù)條件
| 洛氏硬度標尺 | 硬度符號 | 壓頭類型 | 初試驗力F0（N） | 主試驗力F1（N） | 總試驗力F0+ F1（N） | 適用范圍 |
| A | HRA | 120°金剛石圓錐 | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 20～88HRA |
| B | HRB | 1.5875mm鋼球 | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 20～100HRB |
| C | HRC | 120°金剛石圓錐 | 98.07 | 1373 | 1471 | 20～70HRC |
| D | HRD | 120°金剛石圓錐 | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 40～77HRD |
| E | HRE | 3.175mm鋼球 | 98.07 | 882.6 | 980.7 | 70～100HRE |
| F | HRF | 1.5875mm鋼球 | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 60～100HRF |
| G | HRG | 1.5875mm鋼球 | 98.07 | 1373 | 1471 | 30～94HRG |
| H | HRH | 3.175mm鋼球 | 98.07 | 490.3 | 588.4 | 80～100HRH |
| K | HRK | 3.175mm鋼球 | 98.07 | 1373 | 1471 | 40～100HRK |
表面洛氏硬度標尺技術(shù)條件
| 表面洛氏硬度標尺 | 硬度符號 | 壓頭類型 | 初試驗力F0（N） | 主試驗力F1（N） | 總試驗力F0+ F1（N） | 適用范圍 |
| 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 |
取自國家標準GB/T230.1-2004 注：力值單位9.8N=1kg
表2－2洛氏硬度標尺的選擇
| 試樣材料 | 壓頭 | 標尺 | 總試驗力（kg） | 鼓輪讀取刻度 |
| 高硬度或薄硬材料。如硬質(zhì)合金、硬化薄鋼帶、滲碳后的淬硬鋼。 | 金剛石壓頭 | A | 60 | C |
| 中低硬度材料。如退火后的中低碳鋼、不銹鋼、銅合金、超硬鋁合金、可鍛鑄鐵等。是應(yīng)用較廣的洛氏硬度標尺。 | 1/16＂鋼球 | B | 100 | B |
| 淬火及低溫回火的一般鋼材、冷硬鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵、鈦合金等，及硬度值超過HRB100的材料。是應(yīng)用zui廣的洛氏硬度標尺。 | 金剛石壓頭 | C | 150 | C |
| 中等滲層表面硬化鋼、薄硬鋼板、珠光體可鍛鑄鐵。 | 金剛石壓頭 | D | 100 |
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| 鑄鐵、鋁合金、鎂合金、軸承合金。 | 1/8＂鋼球 | E | 100 |
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| 退火黃銅、紫銅、鋁合金、軟鋼薄板。 | 1/16＂鋼球 | F | 60 |
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| 鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵等（HRB值接近100的材料）。 | 1/16＂鋼球 | G | 150 |
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| 鋁、鋅、鉛等軟金屬。 | 1/8＂鋼球 | H | 60 |
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| 軟金屬薄材、軸承合金。 | 1/8＂鋼球 | K | 150 |
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| 洛氏硬度計不易檢測的滲碳鋼、滲氮鋼、表面淬火鋼等淺層表面硬化鋼件；小零件；厚度薄至0.15mm的硬鋼帶及要求壓痕盡量小的高硬度工件。 | 金剛石壓頭 | 15N | 15 | N—T |
| 金剛石壓頭 | 30N | 30 | N—T | |
| 金剛石壓頭 | 45N | 45 | N—T | |
| 軟鋼、不銹鋼、銅合金、鋁合金薄板帶材料、薄壁管材、小零件、電鍍層及要求壓痕盡量小的中、低硬度工件。 | 1/16＂鋼球 | 15T | 15 | N—T |
| 1/16＂鋼球 | 30T | 30 | N—T | |
| 1/16＂鋼球 | 45T | 45 | N—T |
N標尺用于類似洛氏標尺C、A和D檢測的材料，但于薄小試樣和淺硬化深度的試樣。
T標尺用于類似洛氏標尺B、F和G檢測的材料，但于薄小試樣和較軟且覆鍍層較淺的試樣。
洛氏硬度計的特點
洛氏硬度試驗操作簡單，測量迅速，可在指示表上直接讀取硬度值，工作效率高，成為zui常用的硬度試驗方法之一。由于試驗力較小，壓痕也小，特別是表面洛氏硬度試驗的壓痕更小，對大多數(shù)工件的使用無影響，可直接測試成品工件，初試驗力的采用，使得試樣表面輕微的不平度對硬度值的影響較小，因此，此儀器非常適于在工廠使用，適于對成批加工的成品或半成品工件進行逐件檢測，該試驗方法對測量操作的要求不高，非專業(yè)人員容易掌握。
洛氏硬度計的應(yīng)用
洛氏硬度試驗采用了3種壓頭，6種試驗力，根據(jù)金屬材料材質(zhì)、硬度范圍及尺寸的不同，共有15個標尺可供選擇，可以測試從很軟到很硬幾乎全部常見的金屬材料，應(yīng)用范圍十分廣闊。洛氏硬度計在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，成為檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，確定合理加工工藝的主要手段。可測試各種黑色和有色金屬，測試淬火鋼、回火鋼、退火鋼、表面硬化鋼、各種厚度的板材、硬質(zhì)合金材料、粉末冶金材料、熱噴涂層的硬度。
表面洛氏硬度計用于測試薄板金屬、薄壁管材、表面硬化鋼和小零件的硬度。