洛氏硬度辅导讲义

1、2.3.2金属材料 洛氏硬度试验 2.3.2.1试验标准 n中国国家标准 nGB/T230.1-2009金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试 验方法 n国际标准 nISO6508-1（2005）Metallic materialsRockwell hardness testPart1： Test method金属材料 洛氏硬 度试验 第1部分：试验方法 n国外标准 nASTM E18-08（2008）Standard Test Method for Rockwell hardness Vickers of Metallic Materials金 属材料洛氏硬度试验方法 2.3.2.2试验原理

2、n洛氏硬度试验是采用测量压痕深度的方法来表 示材料的硬度。 n将压头（120金刚石圆锥体或一定直径的硬 质合金球）分两个步骤压入试样表面，经规定 保持时间后，卸除主试验力F1，测量初试验力 下的压痕深度h。根据h值及常数N和S（见表 1），用公式（1）计算洛氏硬度：见图1 n洛氏硬度=N-h/s 洛氏硬度试验原理 1在初试验力F0 下的压入深度； 2在主试验力F1 引起的压入深度； 3卸除主试验力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1洛氏硬度试验原理图 （2）洛氏硬度试验各标尺及使用 范围 洛氏硬 度 标 尺 硬度 符号d 压头类型初试

3、验 力 主试验力总试验力适用范围 AaHRA金刚石圆锥98.07490.3588.420HRA88HRA BbHRB1.5785mm球98.07882.6980.720HRB100HRB CcHRC金刚石圆锥98.071373147120HRC70HRC DHRD金刚石圆锥98.07882.6980.740HRD77HRD EHRE3.175mm球98.07882.6980.770HRE100HRE FHRF1.5785mm球98.07490.3588.460HRE100HRF GHRG1.5785mm球98.071373147130HRG94HRG HHRH3.175mm球98.07490.

4、3588.480HRH100HRH KHRK3.175mm球98.071373147140HRK100HRK a试验允许范围可延伸至94HRA. b如果在产品标准或协议中有规定时, 试验允许范围可延伸至10HRBW. c如果压痕具有合适的尺寸, 试验允许范围可延伸至10HRC d使用硬质合金球压头的标尺,硬度符号后面加“W”, 使用钢球压头的标尺, 硬度符号后面加“S”. 如果在产品标准或 协议中有规定时, 可以使用直径为6.350mm和12.70mm的球形压头. 各标尺的适用范围 nHRA主要用于测定硬质材料的洛氏硬度，像硬质合金、很薄很硬的钢材 以及表面硬化层较薄的硬化钢材。 nHRB常用

5、于测定低合金钢、软合金、铜合金、铝合金及可锻铁等中、低 硬度材料。 nHRC主要用于测定一般钢材、硬度较高的铸件、珠光体可锻铁及淬火+回 火的合金钢等硬度。 nHRD主要用于测定较薄钢材、中等表面硬化的钢以及珠光体可锻铸铁等 的硬度。 nHRE测定铸铁、铝合金、镁合金以及轴承合金等的硬度。 nHRF测定硬度较低的有色金属，如退火后的铜合金等；也可测定软金属 薄板。 nHRG测定可锻铁、铜-镍-锌及铜-镍合金硬度。 nHRH主要用于测定硬度很低的有色金属、轻金属，由于这些金属很软， 所以适用于大直径压球压头在较小的试验力下试验，如退火铜、铝、锌、 铅等的硬度测试。 nHRK测定轴承合金及较软金属

6、或薄材。 2.3.2.3洛氏硬度表示方法 n洛氏硬度表示方法：在洛氏硬度符号HR 前为硬度数值，在HR后面为使用标尺。 例如，50.5HRC表示用C标尺测定的洛氏 硬度为50.5。 2.3.2.4试验方法 n（1）术语符号及相关说明 n1.硬度 n材料抵抗永久压痕变形的能力。 n2. 洛氏硬度 n将120金刚石圆锥体或一定直径硬质合金球压头用规定的试验 力压入试样表面，材料产生永久压痕变形的度量单位。 n3. 洛氏硬度计 n用于洛氏硬度试验的试验机。 n4.压头 n在洛氏硬度试验过程中，用以施加试验力的120金刚石圆锥体 或一定直径硬质合金球压头。 2.3.2.4试验方法 n5.压痕 n在洛氏

7、硬度试验中由压头在材料表面上产生的印痕。 n6.直接检验 n测定洛氏硬度计的主要部件或参数（所加力的最大误 差、压头的几何尺寸、试验循环等参数）是否在规定 允差之内的操作过程。 n7.间接检验 n使用标准块进行测量以测定洛氏硬度计性能的操作过 程。 n8.标准块 n用于洛氏硬度计间接检验，带有检定合格的压痕值， 块状的标准物质。 2.3.2.4试验方法 n9.试验力 n在试验或标定过程中施加的规定力值。 n10.试验力施加时间 n对材料施加试验力开始直到达到规定试验力的时间段。 n11.试验力保持时间 n 在洛氏硬度试验过程中，保持试验力恒定的时间段， 该时间从施加到规定试验力时起至该力卸除开

8、始时止。 n12.试验循环 n 在洛氏硬度试验过程中，施加和卸除试验力的速率 以及试验力的保持时间。 洛氏硬度试验所用符号及名称 符号名称单位 F0初试验力N F1主试验力N F总试验力N S给定标尺的单位mm N给定标尺的硬度数 h卸除主试验力, 在初试验力下压痕残留的深度(残余 压痕深度) mm HRA洛氏硬度=100-h/0.002 HRC HRD HRB洛氏硬度=130-h/0.002 HRE HRF HRG HRH HRK （2）试验设备要求 图4 洛氏硬度计 试验设备要求 要定期检查硬度计以确保其准确性和稳定性。 (1)试验力 试验力误差对洛氏硬度示值有很大的影响。试验力超 出规定

9、范围，直接导致压痕深度增大或减小，从而影响试验结果 的准确性。 (2)洛氏硬度压头 在洛氏硬度试验中，用A、C和D标尺测定硬度时， 使用金刚石圆锥压头，在进行B、F、G和E、H、K标尺试验时， 分别使用直径1.588mm(116)和3.175mm(1/8)的硬质合金 球。 (3)压痕深度测量装置 对于洛氏硬度试验，硬度示值测量机构在 使用范围内压痕深度误差应不大于0.001mm，相当于对洛氏硬 度示值的影响为0.5个洛氏硬度单位。 (4)在每次更换压头、试台或支座后，以及大批量试验前，操作人 员应按照JJG112金属洛氏硬度计检定规程对硬度计进行日常 检查，其示值误差和重复性均应符合该规程要求

10、。 （3）试样的准备 n试样最小厚度要求 n对于用金刚石圆锥压头进行的试验，试样或试 验层厚度至少应为残余压痕深度的10倍；对于 用球压头进行的试验，试样或试验层厚度至少 应为残余压痕深度的15倍。除非可以证明使用 较薄的试样对试验结果没有影响.有关试样最小 厚度与洛氏硬度值的关系参见GBT230.1- 2009标准附录B。 试样最小厚度要求 用金刚石圆锥压头试验（A、C、和D 标尺 X 洛氏硬度 Y 试样最小厚度，mm 用球压头试验（B、E、F、G和D 标尺） 表面洛氏硬度试验（N和T 标尺） 试样试验面的基本要求 试样的表面应平坦光滑，并且不应有氧化皮及 外界污物，尤其不应有油脂。一般试样

11、表面粗 糙度Ra应不大于0.8m,除非产品标准另有规定. 在做可能会与压头粘接的活性金属的硬度试验 时,例如钛,可以使用某种合适的油性介质例如 煤油. 使用的介质应在试验报告中注明. 样坯切取与机加工要求 n试样的试验面和支承面可采用不同的机 械方法加工，试样的制备应使受热或冷 加工等因素对试样表面硬度的影响减至 最小。尤其对于残余压痕深度浅的试样 应该特别注意. （4）试验程序 制作和测量压痕深度步骤及要求 1)洛氏硬度试验标尺的选择 洛氏硬度试验标尺按表2选择 2)硬度计检查 试验前应首先对硬度计的工作状态进行 检查。应使用与试样硬度值相近的标准 洛氏硬度块对硬度计进行校验。硬度计 应符合

12、国家计量部门的规定要求。 （4）试验程序 制作和测量压痕深度步骤及要求 3)试样的支承与固定 试样应平稳地放置在刚性支承物上, 并使压头轴线与试样平面 垂直,以避免试样产生位移，在大量试验前或距上次试验超过24小 时,以及移动和更换压头或载物台之后,应确定硬度计的压头和载 物台安装正确，上述调整后的前两次试验结果应舍弃。 应对圆柱形试样作适当支撑，例如放置在洛氏硬度值不低于 60HRC的带有V形槽的支座上，尤其应注意使压头、试样、V形槽 与硬度计支座中心对中。 防止平移并与试验面平行，以保证试 验力垂直地作用在试验面上。试样应稳固地放置试样台上，并保 证在试验过程中不产生位移和挠曲。由于洛氏硬

13、度值是以压痕压 人深度度量的，尤其对半成品或工件直接进行试验时，附加样品 支承架应具有牢靠的支承稳定性，避免在试验过程中发生转动或 位移。以确保试验数据可靠、准确。任何情况下，不允许压头与 试台及支座触碰。试样支承面、支座和试台工作面上均不得有压 痕。 （4）试验程序 制作和测量压痕深度步骤及要求 n5)试验力保持时间 施加主试验力后，总试验力的保持时间应以示值指示器指示基本不变为 准。总试验力推荐如下： 对于施加主试验力后不随时间继续变形的试样，保持时间不超过3s； 对于施加主试验力后随时间缓慢变形的试样，保持时间为6s8s； 对于施加主试验力后随时间明显变形的试样，保持时间为20s25s；

14、 洛氏硬度试验对试验力保持时间的规定，一是为了使试验材料在总试 验力作用下塑性变形基本结束；二是使试验结果具有可比性。 当施加主试验力后，材料的塑性变形要延续一段时间，塑性变形的大 小及延续时间的长短与塑性变形特性有关。上述对不同变形特征试样 所规定的试验力保持时间，是从对不同材料的大量试验数据中分析总 结而制定的。对低硬度材料，施加主试验力后最长塑性变形延续时间 一般不会超过l8s，过了18s硬度示值基本趋于稳定。 （4）试验程序 制作和测量压痕深度步骤及要求 n6)压痕间距 在洛氏硬度试验中，应按规定要求适当保持压 痕之间的距离。两压痕中心间距离至少应为压 痕直径的4倍，并且不应小于2mm

15、；任一压痕 中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5 倍，并且不应小于1mm。 如无其他规定，每个试样上的试验点数不少于 4点，第一点不计。对于大批量试样的检验， 点数可以适当减少。 （5）试验结果计算 1)洛氏硬度试验应精确至0.1个洛氏单位， 每个试样一般应给出3点洛氏硬度值。 2)曲面试样洛氏硬度值的修正。洛氏硬度 试验可以在曲面上测量，但对于曲率半径较小 的试样，应根据其曲率半径及硬度范围按标准 规定对试验结果进行修正。这是因为压头压入 曲面试样时，被压处周围垂直于压头作用体积 较平面时明显减少，其抵抗能力明显削弱，致 使压痕深度增加，硬度值降低。曲面曲率半径 愈小，硬度值降低愈明显。 凸圆柱面上试验洛氏硬度值的修正值 用金刚石圆锥压头试验（A、C、和D 标尺） 凸圆柱面上试验洛氏硬度值的修正值 用1.5875mm球压头试验（