洛氏硬度计原理

在规定条件下，将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。洛氏硬度试验原理如图2-1所示。
    1—在初始试验力F0下的压入深度；2—在总试验力F0+F1下的压入深度；3—去除主试验力F1后的弹性回复深度；4—残余压入深度h；5—试样表面；6—测量基准面；7—压头位置
图2-1洛氏硬度试验原理图
    洛氏硬度值按下式计算：
    HR = N - h / s
  　N－常数，对于A、C、D、N、T标尺，N=100；其他标尺，N=130；　
    h－残余压痕深度，mm；
    S－常数，对于洛氏硬度，S=0.002mm，对于表面洛氏硬度，S=0.001mm。每一洛氏硬度单位对应的压痕深度，洛氏硬度为0.002mm，表面洛氏硬度为0.001mm。压痕越浅，硬度越高。洛氏硬度试验分为2种，一种是普通洛氏硬度试验，一种是表面洛氏硬度试验。洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥和￠1.588mm、￠3.175mm钢球三种压头，采用60kg、100kg、150kg三种试验力，它们共有九种组合，对应于洛氏硬度的九个标尺，即HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK。表面洛氏硬度试验采用1200金刚石圆锥和￠1.588mm钢球2种压头，采用15kg、30kg、45kg三种试验力，它们共有六种组合，对应于表面洛氏的六个标尺，即HR15N、HR30N、HR45N、HR15T、HR30T、HR45T。洛氏硬度试验条件如表2－1所示。洛氏硬度标尺的选用如表2－2所示。
    表2－1洛氏硬度试验条件
    洛氏硬度标尺技术条件
洛氏硬度标尺 硬度符号 压头类型 初试验力F0（N）主试验力F1（N）总试验力F0+ F1（N）适用范围
AHRA120°金刚石圆锥 98.07490.3588.420～88HRA
BHRB1.5875mm钢球 98.07882.6980.720～100HRB
CHRC120°金刚石圆锥 98.～70HRC
DHRD120°金刚石圆锥 98.07882.6980.740～77HRD
EHRE3.175mm钢球 98.07882.6980.770～100HRE
FHRF1.5875mm钢球 98.07490.3588.460～100HRF
GHRG1.5875mm钢球 98.～94HRG
HHRH3.175mm钢球 98.07490.3588.480～100HRH
KHRK3.175mm钢球 98.～100HRK

    表面洛氏硬度标尺技术条件
表面洛氏硬度标尺 硬度符号 压头类型 初试验力F0（N）主试验力F1（N）总试验力F0+ F1（N）适用范围
15NHR15N120°
金刚石圆锥 29.42117.7147.170～94HR15N
30NHR30N264.8294.242～86HR30N
45NHR45N411.9441.320～77HR45N
15THR15T1.5875mm
钢球 29.42117.7147.167～93HR15T
30THR30T264.8294.229～82HR30T
45THR45T411.9441.310～72HR45T

 
    取自国家标准GB/T230.1-2004　　　　　　　　　　　注：力值单位                    9.8N=1kg
    表2－2洛氏硬度标尺的选择
试样材料 压头 标尺 总试验力（kg）鼓轮读取刻度
高硬度或薄硬材料。如硬质合金、硬化薄钢带、渗碳后的淬硬钢。 金刚石压头 A60C
中低硬度材料。如退火后的中低碳钢、不锈钢、铜合金、超硬铝合金、可锻铸铁等。是应用较广的洛氏硬度标尺。 1/16＂钢球 B100B
淬火及低温回火的一般钢材、冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等，及硬度值超过HRB100的材料。是应用zui广的洛氏硬度标尺。 金刚石压头 C150C
中等渗层表面硬化钢、薄硬钢板、珠光体可锻铸铁。 金刚石压头 D100　
铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。 1/8＂钢球 E100　
退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。 1/16＂钢球 F60　
铍青铜、磷青铜、可锻铸铁等（HRB值接近100的材料）。 1/16＂钢球 G150　
铝、锌、铅等软金属。 1/8＂钢球 H60　
软金属薄材、轴承合金。 1/8＂钢球 K150　
洛氏硬度计不易检测的渗碳钢、渗氮钢、表面淬火钢等浅层表面硬化钢件；小零件；厚度薄至0.15mm的硬钢带及要求压痕尽量小的高硬度工件。 金刚石压头 15N15N—T
金刚石压头 30N30N—T
金刚石压头 45N45N—T
软钢、不锈钢、铜合金、铝合金薄板带材料、薄壁管材、小零件、电镀层及要求压痕尽量小的中、低硬度工件。 1/16＂钢球 15T15N—T
1/16＂钢球 30T30N—T
1/16＂钢球 45T45N—T

 
    N标尺用于类似洛氏标尺C、A和D检测的材料，但于薄小试样和浅硬化深度的试样。
    T标尺用于类似洛氏标尺B、F和G检测的材料，但于薄小试样和较软且覆镀层较浅的试样。
洛氏硬度计的特点
    洛氏硬度试验操作简单，测量迅速，可在指示表上直接读取硬度值，工作效率高，成为zui常用的硬度试验方法之一。由于试验力较小，压痕也小，特别是表面洛氏硬度试验的压痕更小，对大多数工件的使用无影响，可直接测试成品工件，初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小，因此，此仪器非常适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测，该试验方法对测量操作的要求不高，非专业人员容易掌握。
洛氏硬度计的应用
    洛氏硬度试验采用了3种压头，6种试验力，根据金属材料材质、硬度范围及尺寸的不同，共有15个标尺可供选择，可以测试从很软到很硬几乎全部常见的金属材料，应用范围十分广阔。洛氏硬度计在工业生产中得到了广泛应用，成为检验产品质量，确定合理加工工艺的主要手段。可测试各种黑色和有色金属，测试淬火钢、回火钢、退火钢、表面硬化钢、各种厚度的板材、硬质合金材料、粉末冶金材料、热喷涂层的硬度。
    表面洛氏硬度计用于测试薄板金属、薄壁管材、表面硬化钢和小零件的硬度。