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金屬洛氏硬度測(cè)試方法及優(yōu)缺點(diǎn)

洛氏硬度破壞性測(cè)試方法：

  在洛氏硬度測(cè)試中，硬度的度量不是壓痕表面，而是壓痕深度。壓角為120°且端面半徑為0.2 mm的硬質(zhì)合金球或圓形金剛石圓錐都可以用作壓頭。壓痕深度可以通過(guò)測(cè)試儀的移動(dòng)路徑直接從百分表讀取。

上圖：用于洛氏硬度測(cè)試的金剛石壓頭

在洛氏硬度測(cè)試中，將壓頭壓入要測(cè)試的材料中。壓痕深度是硬度的度量！
  洛氏硬度測(cè)試的測(cè)量過(guò)程分三個(gè)步驟進(jìn)行。首先，將壓頭以98N的所謂初始試驗(yàn)力(預(yù)緊力)F0放置在要測(cè)試的表面上。通過(guò)這種方式，可以補(bǔ)償樣品中可能的凝固過(guò)程以及測(cè)量?jī)x器中任何間隙的影響。在短暫施加預(yù)測(cè)試力之后，將千分表設(shè)置為零（參考水平）。然后可以確定實(shí)際的硬度值。

上圖：洛氏硬度測(cè)試過(guò)程

  除了預(yù)載外，還施加了實(shí)際的測(cè)試負(fù)荷F1，并且硬度計(jì)壓頭以總力F = F0 + F1穿透了材料。根據(jù)壓頭和要測(cè)試的材料，從表簿中獲取要設(shè)置的測(cè)試負(fù)載。
  在壓頭以給定的總力壓入材料后，再次去除測(cè)試力F1。至此，材料僅受到預(yù)載荷F0的壓力，壓頭因樣品的彈性材料性能而再次略微升高。但是，仍然與樣品接觸。結(jié)果測(cè)量在保持預(yù)緊力F0的情況下剩余的壓痕深度h（以毫米為單位），并將其用于確定硬度值。
  根據(jù)壓頭（菱形錐或硬質(zhì)合金球），可以使用以下公式確定無(wú)單位硬度值HR：
  HRC,HRA=100?h/0,002     金剛石壓頭的洛氏硬度
  HRB,HRF=130?h/0,002     硬質(zhì)合金球的洛氏硬度

用金剛石錐狀壓頭測(cè)試

  對(duì)于金剛石錐體，硬度值是從0.2毫米的參考深度獲得的。根據(jù)穿透的壓頭到達(dá)該參考深度的距離，為材料指定相應(yīng)的硬度。壓頭完全穿透到參考深度顯然意味著非常柔軟的材料。硬度值為0。但是，如果菱形圓錐體根本不穿透材料，則表示存在非常堅(jiān)硬的材料，將硬度值指定為100?？潭劝凑?.002 mm（2 μm）的偶數(shù)細(xì)分，因此達(dá)到參考深度的一半（Rockwell硬度值50）也對(duì)應(yīng)于硬度值上限的一半。當(dāng)使用金剛石錐時(shí)，洛氏標(biāo)尺因此分為100度硬度。
  菱形錐的測(cè)試方法特別適用于非常硬的材料，例如淬硬或回火的鋼。除特殊程序外，預(yù)載為98 N（10 Kgf）。實(shí)際測(cè)試負(fù)載可能會(huì)因應(yīng)用程序而異。

在方法C中，樣品承受1373 N（140 Kgf）的測(cè)試載荷。但是，特別是在測(cè)試薄板時(shí)，由于高的測(cè)試力，材料可能只會(huì)在相反的一側(cè)凸出，從而使測(cè)量結(jié)果失真。因此，將變體A引入金剛石錐體測(cè)試中，該測(cè)試器在減小的測(cè)試力490 N（50 Kgf）下工作。此外，還有一種較不常見(jiàn)的變體D，其硬度值是使用883 N（90 Kgf）的測(cè)試負(fù)荷確定的。為了確定，還使用了公式（HRC，HRA）。

  請(qǐng)注意，實(shí)際上，洛氏硬度不是由上面的公式確定，而是直接從校準(zhǔn)的標(biāo)尺讀取。

上圖：百分表用于確定洛氏硬度值

用硬質(zhì)合金球測(cè)試

  但是，當(dāng)測(cè)試相對(duì)較軟的材料時(shí)，菱形圓錐體會(huì)太深地滲透到材料中，并位于0.2毫米的參考深度之外。因此，用硬質(zhì)合金球?qū)洷砻孢M(jìn)行測(cè)試，并且參考深度擴(kuò)展到0.26 mm。但是，保持了以0.002mm為單位的硬度等級(jí)的劃分。當(dāng)使用硬質(zhì)合金球時(shí)，這導(dǎo)致硬度值在理論范圍0（完全壓痕深度為0.26 mm）至130（無(wú)壓痕深度）的范圍內(nèi)。
  在使用硬質(zhì)合金球進(jìn)行硬度測(cè)試時(shí)，主要區(qū)別在于工藝變量B和F。與金剛石錐體測(cè)試相反，它們適用于較軟的金屬，例如建筑鋼或黃銅。球的直徑為1.5875毫米（= 1/16英寸）。在所有工藝方案中，預(yù)載均為98 N（10 Kgf）。程序僅在實(shí)際測(cè)試負(fù)載上有所不同。在型號(hào)B中，測(cè)試負(fù)載為883 N（90 Kgf），在型號(hào)F中，測(cè)試負(fù)載為490 N（50 Kgf）。由于降低了測(cè)試負(fù)荷，工藝方案F特別適用于非常柔軟的材料，例如銅或薄板。

洛氏硬度值的可比性

  不同工藝變量獲得的硬度值無(wú)法相互比較。另外，用某種加工方法獲得的硬度值須在一定范圍內(nèi)。對(duì)于超出此范圍的值，應(yīng)更改方法，因?yàn)閴侯^已太強(qiáng)或太弱地穿透了材料。
  HRC: 20-70
  HRA: 20-88
  HRB: 20-100
  HRF: 60-100

洛氏硬度測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

  洛氏硬度測(cè)試的優(yōu)勢(shì)是相對(duì)較短的測(cè)試時(shí)間和良好的自動(dòng)化能力，因?yàn)闇y(cè)量值直接從壓痕深度確定，而無(wú)需在顯微鏡下進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。因此，該過(guò)程特別適合于自動(dòng)化生產(chǎn)。
洛氏硬度方法的缺點(diǎn)是深度范圍相對(duì)較小。即使材料中的微小壓痕也可能導(dǎo)致壓痕深度和硬度值的明顯偏差。另外，由于深度的微小差異，很難區(qū)分硬度值高的材料。

洛氏硬度值指示

  洛氏硬度的符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范包括硬度值和測(cè)試方法。

上圖：符合標(biāo)準(zhǔn)的洛氏硬度值指示