洛氏硬度:硬度標尺,測試,區別和換算,樣品要求 - 中文百科全書
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洛氏硬度 · HRA是採用60Kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度較高的材料。
例如:鋼材薄板、硬質合金。
· HRB 是採用100Kg載荷和直徑1.5875mm淬硬的鋼球求得的硬度,用於 ...
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,以0.002毫米作為一個硬度單位。
在洛氏硬度試驗中採用不同的壓頭和不同的試驗力,會產生不同的組合,對應於洛氏硬度不同的標尺。
常用的有3個標尺,其套用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。
洛氏硬度(HR)測試,當被測樣品過小或者布氏硬度(HB)大於450時,就改用洛氏硬度計量。
試驗方法是用一個頂角為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材料表面,由壓痕深度求出材料的硬度。
最常用的三種標尺為A、B、C,即HRA、HRB、HRC,要根據實驗材料硬度的不同,選用不同硬度範圍的標尺來表示:HRA是採用60Kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度較高的材料。
例如:鋼材薄板、硬質合金。
HRB是採用100Kg載荷和直徑1.5875mm淬硬的鋼球求得的硬度,用於硬度較低的材料。
例如:軟鋼、有色金屬、退火鋼等。
HRC是採用150Kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度,用於硬度較高的材料。
例如:淬火鋼、鑄鐵等。
基本介紹
中文名:洛氏硬度外文名:ROCKWELL分類:HRB 、HRA ,HRC材料:金屬材性質:技術
硬度標尺,測試,區別和換算,樣品要求,
硬度標尺洛氏硬度試驗採用三種試驗力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應於洛氏硬度的9個標尺:HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH和HRK。
這9個標尺的套用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。
HRA60kg載荷金剛石錐壓入器;HRB100kg載荷1/16"直徑鋼球壓頭;HRC150kg載荷金剛石錐壓入器;最常用標尺是HRC、HRB和HRF,其中HRC標尺用於測試淬火鋼、回火鋼、調質鋼和部分不鏽鋼。
這是金屬加工行業套用最多的硬度試驗方法。
HRB標尺用於測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不鏽鋼及較硬的銅合金。
HRF標尺用於測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。
HRA標尺儘管也可用於大多數黑色金屬,但是實際套用上一般只限於測試硬質合金和薄硬鋼帶材料。
表面洛氏硬度試驗採用三種試驗力,兩種壓頭,它們有6種組合,對應於表面洛氏硬度的6個標尺。
表面洛氏硬度試驗是對洛氏硬度試驗的一種補充,在採用洛氏硬度試驗時,當遇到材料較薄,試樣較小,表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層時,就應改用表面洛氏硬度試驗。
這時採用與洛氏硬度試驗相同的壓頭,採用只有洛氏硬度試驗幾分之一大小的試驗力,就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗結果。
表面洛氏硬度的N標尺適用於類似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD測試的材料;T標尺適用於類似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG測試的材料。
測試有一些標尺(如含N、T、W、X、Y的標尺)是對洛氏硬度試驗的補充,由表面洛氏硬度試驗得出。
因為在採用洛氏硬度試驗時,當遇到材料較薄,試樣較小,表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層等情況時,就應改用表面洛氏硬度試驗。
之所以分出這么多種標尺,是因為在標尺的使用中,越靠近上下限就越不準。
HRC標尺的使用範圍是20~70HRC,當硬度值小於20HRC時,因為壓頭的圓錐部分壓入太多,靈敏度下降,這時應改用HRB標尺。
儘管HRC標尺的上限值為70HRC,但是當試樣硬度大於67HRC時,壓頭尖端承受的壓力過大,金剛石容易損壞,壓頭壽命會大大縮短,所以在測量偏HRC標尺上限的硬度時,應使用HRA標尺,因為HRA的上限範圍同HRC相當,但試驗力要小很多。
HRA標尺的使用範圍是20-88HRA,由美國標準ASTME140可以獲得以下換算關係:27HRA≈30HRB;60HRA≈100HRB≈20HRC;85.6HRA≈68HRC;可見,在同等數值的情況下,對應標尺的硬度由高到低為C、A、B,但HRA標尺的測試範圍廣,基本包含了HRB和HRC,涵蓋了從軟鋼(HRB)、硬鋼(HRC)到硬質合金的硬度範圍。
但事實上,HRA標尺很少用於測試軟鋼,主要用於測試薄硬鋼板、深層滲碳鋼和硬質合金。
在硬質合金方面,由於技術進步,有些材料硬度已達到93-94HRA,材料硬度超出HRA的測量範圍上限已成為慣例。
依借於HRA標尺測試範圍廣的特性,在使用洛氏硬度計測試鋼試樣時,如果不知試樣是軟鋼還是硬鋼,可先用HRA標尺試測一下,當硬度值小於60HRA時可改用HRB標尺,當硬度值大於60HRA時可改用HRC標尺。
HRB標尺的使用範圍是20~100HRB,當硬度值低於20HRB時,由於鋼球的壓入深度過大,金屬蠕變加劇,試樣在試驗力作用下的變形時間延長,測試值準確度降低,此時應改用HRF標尺。
當硬度值大於100HRB時,因為鋼球壓入深度過淺,靈敏度降低,精度下降,此時應改用HRC標尺。
在使用HRB標尺測試鋼試樣時,一個特別值得注意的地方是:當預先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時,決不可使用HRB標尺做測試,因為用鋼球壓頭誤測了淬火鋼,鋼球就可能會變形,鋼球壓頭就會損壞,這是鋼球壓頭損壞的主要原因。
遇到這種情況時應先用金剛石壓頭,用HRA標尺測試一下,再決定是用HRB還是用HRC。
HRF標尺的使用範圍是60~100HRF。
HRF標尺是國外使用較多的一個標尺,它是測試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測手段。
但是在中國,也存在標準硬度塊短缺的問題,它的套用也受到了限制。
HRG標尺適用於HRB值接近100的材料,對於鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度範圍介於HRB標尺的高端和HRC標尺低端的材料,如果改用HRG標尺,就可以大大改善測試的靈敏度,提高測試精度。
區別和換算鋼材的硬度:金屬硬度(Hardness)的代號為H。
●常規表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC較為常用。
●HB套用範圍較廣,一般用於材料較軟的時候,如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵。
HRC適用於表面高硬度材料。
HRC適用範圍HRC20-67,相當於HB225-650。
兩者的原理區別在於:布氏硬度以壓痕直徑來衡量硬度,而洛氏硬度(HR)以壓痕深度來衡量硬度。
洛式硬度壓痕很小,測量值有局部性,須測數點求平均值,適用成品和薄片,歸於無損檢測一類。
布式硬度壓痕較大,測量值準,不適用成品和薄片,一般不歸於無損檢測一類。
●HV-適用於顯微鏡分析。
維氏硬度(HV)以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的載荷除以表面積,即為維氏硬度值(HV)。
●HL手提式硬度計,測量方便,利用衝擊球頭衝擊硬度表面後,產生彈跳;利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與衝擊速度的比值計算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回彈速度)/VA(衝擊速度),所以撞擊響聲以通透為好。
●最常用的攜帶型里氏硬度計用里氏(HL)測量後可以轉化為:布氏(HB)、洛氏(HRC)、維氏(HV)、肖氏(HS)硬度。
樣品要求洛氏硬度計和表面洛氏硬度計的標尺(即不同的壓頭和試驗力組合)通常按材料種類、試樣厚度和硬度範圍三方面的因素來選擇,具體選擇方法敘述如下:按材料種類選擇A標尺多用於測量碳化鎢、硬質合金、表面硬化零件等等的硬度;B標尺多用於測量有色金屬、合金及退火鋼等低硬度的零件的硬度;C標尺多用於測量碳鋼、工具鋼及合金鋼等經淬火、回火處理的試樣的硬度。
按材料選擇並不是一種嚴格的做法。
因為每一種材料隨著其所採用的不同的熱處理工藝,其最終硬度不可能相同,因此所適應的硬度標尺也不會相同。
ScaleIndenterPreliminaryforceP(N)TotalforceF(N)HRADiamondcone98.07588.4HRBBall1.5875mmdia.98.07980.7HRCDiamondcone98.071471HRDDiamondcone98.07980.7HREBall3.175mmdia.98.07980.7HRFBall1.5875mmdia.98.07588.4HRGBall1.5875mmdia.98.071471HRHBall3.175mmdia.98.07588.4HRKBall3.175mmdia.98.071471HRLBall6.350mmdia.98.07588.4HRMBall6.350mmdia.98.07980.7HRPBall6.350mmdia.98.071471HRRBall12.70mmdia.98.07588.4HRSBall12.70mmdia.98.07980.7HRVBall12.70mmdia.98.071471HR15NDiamondcone29.42147.1HR30NDiamondcone29.42294.2HR45NDiamondcone29.42441.3HR15TBall1.5875mmdia.29.42147.1HR30TBall1.5875mmdia.29.42294.2HR45TBall1.5875mmdia.29.42441.3HR15WBall3.175mmdia.29.42147.1HR30WBall3.175mmdia.29.42294.2HR45WBall3.175mmdia.29.42441.3HR15XBall6.350mmdia.29.42147.1HR30XBall6.350mmdia.29.42294.2HR45XBall6.350mmdia.29.42441.3HR15YBall12.70mmdia.29.42147.1HR30YBall12.70mmdia.29.42294.2HR45YBall12.70mmdia.29.42441.3按樣品的硬度範圍選擇1:樣品硬度與材料成分及熱處理工藝的關係: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。
對應於相同的材料,由工藝引起的硬度高低是:淬火、正火、退火。
2:各種洛氏硬度標尺的適應範圍。
每種洛氏硬度標尺都有一個可用範圍,這一點很容易從硬度計刻度盤上的分度來確定。
不同洛氏硬度標尺(不包括表面洛氏硬度標尺)的使用範圍如下:標尺使用範圍硬度符號A20-88HRAHRAB20-100HRBHRBC20-70HRCHRCD40-77HRDHRDE70-100HREHREF60-100HRFHRFG30-94HRGHRGH80-100HRHHRHK40-100HRKHRK
按厚度或硬化層深度洛氏硬度試驗對樣品試樣有要求,其厚度不能小於殘餘壓痕深度的10倍,試樣背面不能出現明顯的變形痕跡。
由此樣品的厚度決定了載荷的選擇,載荷必須保證其所引起的變形小於樣品的最小厚度。
對於每一種硬度試驗,都存在最小可測量厚度。
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