洛氏硬度试验简介与应用

6.1.3.1 洛氏硬度试验原理和规定

洛氏硬度试验是目前应用最广的试验方法，它与布氏硬度不同，不是测定压痕的直径，而是测量压痕的深度。它以深度值t表示材料的硬度指标，金属越硬则压痕深度t越小；反之，金属越软则t越大。如果直接以t的大小作为硬度指标，将与人们对硬度大小的概念相矛盾，为此人们取一常数K减去压痕深度t，即（K-t）作为硬度值的指标，并规定每0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬氏值为

这样便可在表盘上直接读出洛氏硬度值。

为了能用同一硬度计测定从极软到极硬材料的硬度，可采用不同的压头和载荷，组成15种不同的洛氏硬度标尺（表6-6）。

表6-6 各种洛氏硬度标尺的试验条件

洛氏硬度的试验原理（以HRC为例）可用图6-4表示。为保证压头与试样表面接触良好，试验时首先加一初始试验力（98.07E），在金属表面得一压痕深度t₀，此时指针在表盘上位置指零（图6-4a），这也表明t₀压痕深度不计入硬度值。然后再加上主试验力（1373E），压头压入深度为t₁，表盘上指针以逆时针方向转动到相应的刻度位置（图6-4b）。当主试验力卸去后，总变形中的弹性变形部分将恢复，压头将回升一段距离（t₁-t）（图6-4c），这时金属表面总变形中残留下来的塑性变形部分即为压痕深度t，而在表盘上顺时针方向指针所指的位置，即代表HRC硬度值。

洛氏硬度试验具有以下优点：

（1）因洛氏硬度有许多不同的标尺，压头有多种，可以测出从极软到极硬材料的硬度，不存在压头变形问题。

（2）压痕小，对一般工件不造成损伤。

（3）操作简单迅速，立即得出数据，生产效率高，适用于大量生产中的产品检验。缺点是采用不同的硬度级测得的硬度无法统一进行比较，不像布氏硬度从小到大可以统一比较。此外，因压痕小，测得的硬度对于具有粗大组织的材料（如灰铸铁和粗晶材料等）缺乏代表性，因此这些材料不宜采用此法进行试验。

6.1.3.2 几种特殊洛氏硬度试验方法

1.曲面洛氏硬度试验 采用洛氏硬度试验方法测定曲率较大的弯曲面或柱面的硬度时，可能会带来较大的误差，需进行一定的修正（表6-7）。

图6-4 洛氏硬度试验过程示意图

a）加初始试验力 b）加主试验力 c）卸除主试验力(www.xing528.com)

表6-7 曲面零件实测硬度修正表

（续）

注：1.当零件直径D＞10mm时，硬度＞60HRC可不考虑修正值。

2.当零件直径D＞15mm时，硬度＞70HRC可不考虑修正值。

2.表面洛氏硬度试验 表6-6中15E、30E、45E、15T、30T、45T为表面洛氏硬度试验方法，属于轻载荷洛氏硬度试验法，初始试验力为29.42E，总试验力分别为147.1E、294.2E、441.3E，并以0.001mm压痕深度为一个硬度单位，表盘满刻度为100。一般用于测定极薄材料和零件化学热处理后的表面硬度。

6.1.3.3 洛氏硬度试验的注意事项和局限性

1.试样表面的制备 工件表面粗糙度要求取决于所使用的洛氏标度。对于通常的1471E试验力的金刚石压头或980.7E试验力的钢压头，表面精磨已足够，对于轻载荷（如147.1E试验力），一般需磨光或抛光表面。另外，为了测得准确值，表面缺陷（如表面脱碳、氧化等）应当去除。

2.压痕间距 两压痕中心间距必须大于3倍压痕直径，压痕中心距边缘距离应大于2.5倍压痕直径。

3.试样尺寸和形状 对于特殊形状的工件（如大试样、长试样、薄壁环形体和管材等），需要附加支承设备。对于大而笨重的工件必须放在支架或特殊的垫块上。对长试样，加载时应当避免在试样和压头之间产生附加弯矩，而不是单纯的压应力。在测定长试样一端时，另一端应支撑在辅助支架上，不应用手来代替支架。对圆柱形试样应采用V形砧座。

测内表面洛氏硬度试验时，应采用图6-5所示的鹅颈式转接器。

图6-5 用鹅颈式转接器进行薄壁圆筒形工件洛氏硬度试验的装置

对齿轮和其他形状复杂的工件，要使用专门设计、制造的专用砧座和工夹具，以保证测定值的精度。