洛氏硬度

洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值的指標(biāo)。以0.002毫米作為一個(gè)硬度單位。在洛氏硬度試驗(yàn)中采用不同的壓頭和不同的試驗(yàn)力，會(huì)產(chǎn)生不同的組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度不同的標(biāo)尺。常用的有3個(gè)標(biāo)尺，其應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。1：樣品硬度與材料成分及熱處理工藝的關(guān)系：在相同的熱處理工藝下，材料的含碳量越高，材料的硬度也越高。對(duì)應(yīng)于相同的材料，由工藝引起的硬度高低是：淬火、正火、退火。
2：各種洛氏硬度標(biāo)尺的適應(yīng)范圍。每種洛氏硬度標(biāo)尺都有一個(gè)可用范圍，這一點(diǎn)很容易從硬度計(jì)刻度盤上的分度來確定。不同洛氏硬度標(biāo)尺（不包括表面洛氏硬度標(biāo)尺）的使用范圍如下：

洛氏硬度（HRC）測(cè)試，當(dāng)被測(cè)樣品過小或者布氏硬度（HB）大于450時(shí)，就改用洛氏硬度計(jì)量。試驗(yàn)方法是用一個(gè)頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.5875mm/3.175mm/ 6.35mm/12.7mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。最常用的三種標(biāo)尺為A、B、C，即HRA、HRB、HRC，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料硬度的不同，選用不同硬度范圍的標(biāo)尺來表示：
HRA是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度較高的材料。例如：鋼材薄板、硬質(zhì)合金。
HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.5875mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：軟鋼、有色金屬、退火鋼等。
HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度較高的材料。例如：淬火鋼、鑄鐵等。
洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，三種壓頭，它們共有9種組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺：HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH和HRK。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標(biāo)尺是HRC、HRB和HRF。HRC標(biāo)尺用于測(cè)試淬火鋼、回火鋼、調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測(cè)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(biāo)尺用于測(cè)試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑色金屬，但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測(cè)試硬質(zhì)合金和薄硬鋼帶材料。HRF標(biāo)尺的使用范圍是60~100HRF。HRF標(biāo)尺是國外使用較多的一個(gè)標(biāo)尺，它是測(cè)試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測(cè)手段。但是在中國，也存在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊短缺的問題，它的應(yīng)用也受到了限制。
HRG標(biāo)尺適用于HRB值接近100的材料，對(duì)于鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度范圍介于HRB標(biāo)尺的高端和HRC標(biāo)尺低端的材料，如果改用HRG標(biāo)尺，就可以大大改善測(cè)試的靈敏度，提高測(cè)試精度。
之所以分出這么多種標(biāo)尺，是因?yàn)樵跇?biāo)尺的使用中，越靠近上下限就越不準(zhǔn)。
HRC標(biāo)尺的使用范圍是20~70HRC，當(dāng)硬度值小于20HRC時(shí)，因?yàn)閴侯^的圓錐部分壓入太多，靈敏度下降，這時(shí)應(yīng)改用HRB標(biāo)尺。盡管HRC標(biāo)尺的上限值為70HRC，但是當(dāng)試樣硬度大于67HRC時(shí)，壓頭尖端承受的壓力過大，金剛石容易損壞，壓頭壽命會(huì)大大縮短，所以在測(cè)量偏HRC標(biāo)尺上限的硬度時(shí)，應(yīng)使用HRA標(biāo)尺，因?yàn)镠RA的上限范圍同HRC相當(dāng)，但試驗(yàn)力要小很多。
HRA標(biāo)尺的使用范圍是20-88HRA，由美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E140可以獲得以下?lián)Q算關(guān)系：27HRA≈30HRB；60HRA≈100HRB≈20HRC；85.6HRA≈68HRC；可見，在同等數(shù)值的情況下，對(duì)應(yīng)標(biāo)尺的硬度由高到低為C、A、B。但事實(shí)上，HRA標(biāo)尺很少用于測(cè)試軟鋼，主要用于測(cè)試薄硬鋼板、深層滲碳鋼和硬質(zhì)合金。在硬質(zhì)合金方面，由于技術(shù)進(jìn)步，有些材料硬度已達(dá)到93-94HRA，材料硬度超出HRA的測(cè)量范圍上限已成為慣例。依借于HRA標(biāo)尺測(cè)試范圍廣的特性，在使用洛氏硬度計(jì)測(cè)試鋼試樣時(shí)，如果不知試樣是軟鋼還是硬鋼，可先用HRA標(biāo)尺試測(cè)一下，當(dāng)硬度值小于60HRA時(shí)可改用HRB標(biāo)尺，當(dāng)硬度值大于60HRA時(shí)可改用HRC標(biāo)尺。
HRB標(biāo)尺的使用范圍是20~100HRB，當(dāng)硬度值低于20HRB時(shí)，由于鋼球的壓入深度過大，金屬蠕變加劇，試樣在試驗(yàn)力作用下的變形時(shí)間延長，測(cè)試值準(zhǔn)確度降低，此時(shí)應(yīng)改用HRF標(biāo)尺。當(dāng)硬度值大于100HRB時(shí)，因?yàn)殇撉驂喝肷疃冗^淺，靈敏度降低，精度下降，此時(shí)應(yīng)改用HRC標(biāo)尺。在使用HRB標(biāo)尺測(cè)試鋼試樣時(shí)，一個(gè)特別值得注意的地方是：當(dāng)預(yù)先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時(shí)，決不可使用HRB標(biāo)尺做測(cè)試，因?yàn)橛娩撉驂侯^誤測(cè)了淬火鋼，鋼球就可能會(huì)變形，鋼球壓頭就會(huì)損壞，這是鋼球壓頭損壞的主要原因。遇到這種情況時(shí)應(yīng)先用金剛石壓頭，用HRA標(biāo)尺測(cè)試一下，再?zèng)Q定是用HRB還是用HRC。洛氏硬度試驗(yàn)對(duì)樣品試樣有要求，其厚度不能小于殘余壓痕深度的10倍，試樣背面不能出現(xiàn)明顯的變形痕跡。由此樣品的厚度決定了載荷的選擇。
表面洛氏硬度：采用三種試驗(yàn)力，兩種壓頭，它們有6種組合，對(duì)應(yīng)于表面洛氏硬度的6個(gè)標(biāo)尺。表面洛氏硬度試驗(yàn)是對(duì)洛氏硬度試驗(yàn)的一種補(bǔ)充，在采用洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)遇到材料較薄，試樣較小，表面硬化層較淺或測(cè)試表面鍍覆層時(shí)，就應(yīng)改用表面洛氏硬度試驗(yàn)。這時(shí)采用與洛氏硬度試驗(yàn)相同的壓頭，采用只有洛氏硬度試驗(yàn)幾分之一大小的試驗(yàn)力，就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗(yàn)結(jié)果。表面洛氏硬度的N標(biāo)尺適用于類似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD測(cè)試的材料。