洛氏硬度

 

　　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個標尺。這9個標尺的應用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC標尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調質鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業應用最多的硬度試驗方法。HRB標尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標尺用于測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標尺盡管也可用于大多數黑色金屬，但是實際應用上一般只限于測試硬質合金和薄硬鋼帶材料。

 

　　表面洛氏硬度試驗采用三種試驗力，兩種壓頭，它們有6種組合，對應于表面洛氏硬度的6個標尺。表面洛氏硬度試驗是對洛氏硬度試驗的一種補充，在采用洛氏硬度試驗時，當遇到材料較薄，試樣較小，表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層時，就應改用表面洛氏硬度試驗。這時采用與洛氏硬度試驗相同的壓頭，采用只有洛氏硬度試驗幾分之一大小的試驗力，就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗結果。表面洛氏硬度的N標尺適用于類似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD測試的材料；T標尺適用于類似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG測試的材料。

 

　　HRC標尺的使用范圍是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標尺。盡管HRC標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標尺。

 

　　HRA標尺的使用范圍是20-88HRA，由美國標準ASTM E140可以獲得以下換算關系：

 

　　27HRA≈30HRB

 

　　60HRA≈100HRB≈20HRC

 

　　85.6HRA≈68HRC

 

　　可見，HRA標尺的測試范圍涵蓋了從軟鋼（HRB）、硬鋼（HRC）到硬質合金的硬度范圍。然而，事實上HRA標尺很少用于測試軟鋼，主要用于測試薄硬鋼板、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，這已超出標準規定。工程上超出HRA高端的測量范圍已成為慣例。 HRA標尺有一個特殊用途。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標尺試測一下，當硬度值小于60HRA時可改用HRB標尺，當硬度值大于60HRA時可改用HRC標尺。

 

　　HRB標尺的使用范圍是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，測試值準確度降低，此時應改用HRF標尺。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標尺。在使用HRB標尺測試鋼試樣時，一個特別值得注意的地方是：當預先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時，決不可使用HRB標尺做測試，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標尺測試一下，再決定是用HRB還是用HRC。

 

　　HRF標尺的使用范圍是60——100HRF。HRF標尺是國外使用較多的一個標尺，它是測試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測手段。但是在我國，也存在標準硬度塊短缺的問題，它的應用也受到了限制。

 

　　HRG標尺適用于HRB值接近100的材料，對于鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度范圍介于HRB標尺的高端和HRC標尺低端的材料，如果改用HRG標尺，就可以大大改善測試的靈敏度，提高測試精度。

 

　　其他

 

　　1.HRC含意是洛氏硬度C標尺，

 

　　2.HRC和HB在生產中的應用都很廣泛

 

　　3.HRC適用范圍HRC 20——67，相當于HB225——650

 

　　若硬度高于此范圍則用洛氏硬度A標尺HRA。

 

　　若硬度低于此范圍則用洛氏硬度B標尺HRB。

 

　　布氏硬度上限值HB650,不能高于此值。

 

　　4.洛氏硬度計C標尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐，試驗載荷為一確定值，中國標準是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），試驗載荷隨球直徑不同而不同，從3000到31.25公斤力。

 

　　5.洛氏硬度壓痕很小，測量值有局部性，須測數點求平均值，適用成品和薄片，歸于無損檢測一類。

 

　　布氏硬度壓痕較大，測量值準，不適用成品和薄片，一般不歸于無損檢測一類。

 

　　6.洛氏硬度的硬度值是一無名數，沒有單位。（因此習慣稱洛氏硬度為多少度是不正確的。）

 

　　布氏硬度的硬度值有單位，且和抗拉強度有一定的近似關系。

 

　　7.洛氏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，適用于大量生產中。

 

　　布氏硬度需要用顯微鏡測量壓痕直徑，然后查表或計算，操作較繁瑣。

 

　　8.在一定條件下，HB與HRC可以查表互換。其心算公式可大概記為：1HRC≈1/10HB。

 

　　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、熱處理之前或退火后的鋼鐵。洛氏硬度（HRC）一般用于硬度較高的材料，如熱處理后的硬度等等。

 

　　布氏硬度（HB）是以一定大小的試驗載荷，將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，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布氏硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：以一定的載荷將一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，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）。

 

　　測試載荷與測試鋼球的直徑需根據材料的實際性能再確定。

 

　　標注方法舉例

 

　　150HBW10/1000/30表示壓頭直徑為10mm的硬質合金球，在1000kgf試驗力的作用下，保持30s時測得的布氏硬度值為150

 

　　維氏硬度

 

　　維氏硬度試驗方法是英國史密斯（R.L.Smith）和塞德蘭德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英國的維克斯—阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比，維氏硬度試驗測量范圍較寬，從較軟材料到超硬材料，幾乎涵蓋各種材料。

 

　　維氏硬度的測定原理基本上和布氏硬度相同，也是根據壓痕單位面積上的載荷來計算硬度值。所不同的是維氏硬度試驗的壓頭是金剛石的正四棱錐體。試驗時，在一定載荷的作用下，試樣表面上壓出一個四方錐形的壓痕，測量壓痕對角線長度，除以計算壓痕的表面積，載荷除以表面積的數值就是試樣的硬度值，用符號HV表示。

 

　　里氏硬度

 

　　里氏硬度是以HL表示，里氏硬度測試技術是由瑞士狄爾馬，里伯博士發明的，它是用一定質量的裝有碳化鎢球頭的沖擊體，在一定力的作用下沖擊試件表面，然后反彈。由于材料硬度不同，撞擊后的反彈速度也不同。在沖擊裝置上安裝有永磁材料，當沖擊體上下運動時，其外圍線圈便感應出與速度成正比的電磁信號，再通過電子線路轉換成里氏硬度值。

 

　　標注方法舉例

 

　　640HV

 

　　肖氏硬度

 

　　簡稱HS。表示材料硬度的一種標準。由英國人肖爾（Albert F.Shore）首先提出。

 

　　應用彈性回跳法將撞銷從一定高度落到所試材料的表面上而發生回跳。撞銷是一只具有尖端的小錐，尖端上常鑲有金剛鉆。測試數值為1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度（即為碰撞前后的速度比乘以1000）

 

　　巴氏硬度

 

　　巴柯爾（Barcol）硬度（簡稱巴氏硬度）， 最早由美國 Barber-Colman公司提出，是近代國際上廣泛采用的一種硬度門類，　一定形狀的硬鋼壓針，在標準彈簧試驗力作用下，壓入試樣表面，用壓針的壓入深度確定材料硬度，定義每壓入0.0076mm為一個巴氏硬度單位。巴氏硬度單位表示為HBa。

 

　　努氏硬度

 

　　努氏硬度是作為絕對數值而測得的硬度，主要在加工方面使用該數值。一般來說，金剛石的努氏硬度為7000——8000千克/平方毫米

 

　　韋氏硬度

 

　　一定形狀的硬鋼壓針，在標準彈簧試驗力作用下壓入試樣表面，用壓針的壓入深度確定材料硬度，定義0.01mm的壓入深度為一個韋氏硬度單位。韋氏硬度單位表示為HW。