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洛氏硬 度(hr)测试当被测样品过小或者布氏硬度(hb)大于450时,就改用洛氏硬度计量。试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.59mm/3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕深度求出材料的硬度。根据实验材料硬度的不同,可分为三种不同标度来表示:
hra是采用60kg载荷和钻石锥压入器求的硬度,用于硬度较高的材料。例如:硬质合金。
hrb 是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度,用于硬度较低的材料。例如:退火钢、 铸铁等。
hrc 是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料。例如:淬火钢等
洛氏硬度中hra、hrb、hrc中的a、b、c为三种不同的标准。称为标尺a、标尺b、标尺c。洛氏硬度实验是现今所有使用的几种普通压痕硬度实验的一种。三种标尺的初始压力均为98.07n(10kgf),最后根据压痕深度计算硬度值。标尺a使用的是球锥菱形压头,然后加压至588.4n(60kgf);标尺b使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7n(100kgf),因此标尺b适用于较软的材料检测。标尺c适用于较硬的材料检测。
最常用标尺是hrc、hrb和hra,其中hrc标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢。这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。hrb标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金。hra标尺用于测试纯铜、较软的铜合金和硬铝合金。hra标尺尽管也可用于大多数黑色金属,但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料。
洛氏硬度没有单位,是一个无纲量的力学性能指标,其最常用的硬度标尺有a、b、c三种,通常记作hra、hrb、hrc,其表示方法为硬度数据+硬度符号,如50hrc。
洛氏硬度中hra、hrb、hrc等中的a、b、c为三种不同的标准,称为标尺a、标尺b、标尺c。
洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一,三种标尺的初始压力均为98.07n(合10kgf),最后根据压痕深度计算硬度值。标尺a使用的是球锥菱形压头,然后加压至588.4n(合60kgf);标尺b使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7n(合100kgf);而标尺c使用与标尺a相同的球锥菱形作为压头,但加压后的力是1471n(合150kgf)。因此标尺b适用相对较软的材料,而标尺c适用较硬的材料。
实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。
表面洛氏硬度试验采用三种试验力,两种压头,它们有6种组合,对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充,在采用洛氏硬度试验时,当遇到材料较薄,试样较小,表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时,就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头,采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力,就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。表面洛氏硬度的n标尺适用于类似洛氏硬度的hrc、hra和hrd测试的材料;t标尺适用于类似洛氏硬度的hrb、hrf和hrg测试的材料。
hrc标尺的使用范围是20~70hrc,当硬度值小于20hrc时,因为压头的圆锥部分压入太多,灵敏度下降,这时应改用hrb标尺。尽管hrc标尺被规定的上限值为70hrc,但是当试样硬度大于67hrc时,压头尖端承受的压力过大,金刚石容易损坏,压头寿命会大大缩短,因此一般应改用hra标尺。
hra标尺的使用范围是20-88hra,由美国标准astm e140可以获得以下换算关系:
27hra≈30hrb
60hra≈100hrb≈20hrc
85.6hra≈68hrc
可见,hra标尺的测试范围涵盖了从软钢(hrb)、硬钢(hrc)到硬质合金的硬度范围。然而,事实上hra标尺很少用于测试软钢,主要用于测试薄硬钢板、深层渗碳钢和硬质合金。在硬质合金方面,由于技术进步,有些材料硬度已达到93-94hra,这已超出标准规定。工程上超出hra高端的测量范围已成为惯例。hra标尺有一个特殊用途。在使用洛氏硬度计测试钢试样时,如果不知试样是软钢还是硬钢,可先用hra标尺试测一下,当硬度值小于60hra时可改用hrb标尺,当硬度值大于60hra时可改用hrc标尺。
hrb标尺的使用范围是20~100hrb,当硬度值低于20hrb时,由于钢球的压入深度过大,金属蠕变加剧,试样在试验力作用下的变形时间延长,测试值准确度降低,此时应改用hrf标尺。当硬度值大于100hrb时,因为钢球压入深度过浅,灵敏度降低,精度下降,此时应改用hrc标尺。在使用hrb标尺测试钢试样时,一个特别值得注意的地方是:当预先不知道试样是软钢还是硬钢时,决不可使用hrb标尺做测试,因为用钢球压头误测了淬火钢,钢球就可能会变形,钢球压头就会损坏,这是钢球压头损坏的主要原因。遇到这种情况时应先用金刚石压头,用hra标尺测试一下,再决定是用hrb还是用hrc。
hrf标尺的使用范围是60~100hrf。hrf标尺是国外使用较多的一个标尺,它是测试纯铜和较软的铜合金材料很好的检测手段。但是在中国,也存在标准硬度块短缺的问题,它的应用也受到了限制。
hrg标尺适用于hrb值接近100的材料,对于铍青铜、磷青铜、可锻铸铁这些硬度范围介于hrb标尺的高端和hrc标尺低端的材料,如果改用hrg标尺,就可以大大改善测试的灵敏度,提高测试精度。
分为金属类洛氏硬度,塑料类洛氏硬度(hrr)
钢材的硬度:金属硬度(hardness)的代号为h。按硬度试验方法的不同,
●常规表示有布氏(hb)、洛氏(hrc)、维氏(hv)、里氏(hl)硬度等,其中以hb及hrc较为常用。
●hb应用范围较广,hrc适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。
●hv-适用于显微镜分析。维氏硬度(hv)以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(hv)。
●hl手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度hl=1000×vb(回弹速度)/ va(冲击速度)。
●目前最常用的便携式里氏硬度计用里氏(hl)测量后可以转化为:布氏(hb)、洛氏(hrc)、维氏(hv)、肖氏(hs)硬度。或用里氏原理直接用布氏(hb)、洛氏(hrc)、维氏(hv)、里氏(hl)、肖氏(hs)测量硬度值。时代公司生产的th系列里氏硬度计就有此功能,是传统台式硬度机的有益补充!”1、hb - 布氏硬度:
布氏硬度(hb)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(hrc)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。
布式硬度(hb)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(hb),单位为公斤力/mm2(n/mm2)。(关于布式硬度(hb)
2、hr-洛式硬度
洛式硬度(hr-)是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当hb>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:
hra:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
hrb:是采用100kg载荷和直径1.59mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
hrc:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
另外:
(1)hrc含意是洛式硬度c标尺,
(2)hrc和hb在生产中的应用都很广泛
(3)hrc适用范围hrc 20--67,相当于hb225--650
若硬度高于此范围则用洛式硬度a标尺hra。若硬度低于此范围则用洛式硬度b标尺hrb。布式硬度上限值hb650,不能高于此值。
(4)洛氏硬度计c标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。
布氏硬度计之压头为淬硬钢球(hbs)或硬质合金球(hbw),试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力。
(5)洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。
布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。
(6)洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。)
布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。
(7)洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。
布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。