洛氏硬度计全面应用知识原理

洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料，最常用标尺是HRC、HRB和HRF,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。HRF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。

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。

洛氏硬度计和表面洛氏硬度计的标尺通常按材料种类、材料厚度和标尺的刻度范围三方面的因素来选择，具体选择方法叙述如下：

一、按材料种类选择

事实上，所有黑色金属材料均可利用洛氏硬度计测试其硬度，但有种材料除外，第一种应用在显微维氏硬度计上测试的极薄材料，另一种是应用在布氏硬度计的粗晶粒或组织不均匀的材料。

1.      淬火钢和回火钢

淬火钢和回火钢的硬度试验主要采用HRC标尺。如果材料较薄，不宜采用HRC标尺。可以改用HRA标尺。如果材料更薄，可以采用表面洛氏硬度计HR15N、HR30N或HR45N标尺。

2.      表面硬化钢

在工业生产中，有时要求工件芯部具有良好的韧性，又要求其表面具有高的硬度和耐磨性，这时就要采用高频淬火、化学渗碳、渗氮、碳氮共渗等工艺对工件进行表面硬化处理，表面硬化层的厚度一般在0.几-几.mm。对于表面硬化层较厚的材料，可以采用HRC标尺测试其硬度，对于中等厚度的表面硬化钢，可采用HRD或HRA标尺，对于薄的表面硬化层应采用表面洛氏硬度HR15N、HR30N、HR45N标尺。

3.      退火钢、正火钢、软钢

许多钢铁材料都是以退火状态出厂的，一些冷轧钢板还要以不同的退火程度来分级。各种退火钢的硬度测试通常采用HRB标尺，较软较薄的板材有时也用HRF，薄板材应采用HR15T、HR30T、HR45T标尺。

4.      不锈钢

不锈钢材料通常是以退火、淬火、回火、固溶等状态供货的，国家标准中规定了相应的硬度上、下限值，硬度测试通常采用HRC或HRB标尺。奥氏体、铁素体不锈钢采用HRB标尺，马氏体、沉淀硬化不锈钢采用HRC标尺，不锈钢薄壁管、厚度为1~2mm以下的薄板材料应采用N标尺或T标尺。

5.      锻钢

锻钢通常是采用布氏硬度试验，由于锻钢材料组织不够均匀，而布氏硬度试验的压痕较大。因此，布氏硬度试验能够反映材料各部分组织性能的综合结果。

6.      铸铁

铸铁材料常常具有组织不均匀，晶粒粗大的特点，因此一般采用布氏硬度试验。洛氏硬度计可用于部分铸铁工件的硬度试验。凡是在细晶粒铸件的小断面上没有足够面积作布氏硬度试验的地方，常常可用HRB或HRC标尺测试硬度，但最好采用HRE或HRK标尺，因为HRE和HRK标尺采用3.175mm直径的钢球，它比1.588mm直径钢球能得到更好的平均读数。硬的可锻铸铁材料，通常采用HRC，如果材料不均匀，可测多个数据，取其平均值。

7.      烧结碳化物（硬质合金）

硬质合金材料的硬度测试通常只采用HRA标尺。

8.      粉末冶金材料

粉末冶金工件的硬度测试可采用HRB、HRF、HRH或HR15T、HR30T标尺，凡是可能的地方，应尽量采用HRB标尺，因为已被证明它具有最佳的分辨能力。由于材料的多孔性，测得的硬度值被称为“表观硬度”。

9.      铜及铜合金

黄铜的硬度测试一般采用HRB或HRF标尺。在测试黄铜板的质量方面，洛氏硬度试验起着非常重要的作用。美国标准ASTM B36述及“洛氏硬度试验是检验各种回火黄铜是否符合拉伸强度或晶粒大小要求最快而方便的方法”。通常回火黄铜采用HRB标尺，退火黄铜或紫铜采用HRF标尺，薄板材或薄壁管材采用HR15T、HR30T、HR45T标尺。各国铜材料标准中都给出了不同的合金材料、不同的退火或回火条件下的HRB、HRF或HR15T、HR30T、HR45T标尺的上下限硬度值。

10.    铝及铝合金

硬质铝合金采用HRB，中等硬度的铝合金采用HRE、HRF，软的铝合金或纯铝采用HRH。较薄的铝板或薄壁铝管采用HR15T、HR30T、HR45T。

11.  锌

锌板的硬度测试通常采用HRE和HRH，3.2mm以上的厚板用HRE，1.2mm~3.2mm的中板用HRH，薄板采用HR15T、HR30T、HR45T。

12. 钛

钛合金的硬度很高，通常采用HRA，因为金刚石和钛金属间存在亲合性，它会缩短金刚石的寿命。因此测试后要求用细砂纸将附着在压头上的钛金属除掉，保持金刚石压头的清洁就可以延长压头的使用寿命。

二、按材料厚度选择

    洛氏硬度试验要求试样厚度的最小值：对于采用金刚石压头的各种标尺，是残余压痕深度的10倍；对于采用球压头的各种标尺，是残余压痕深度的15倍。标准要求，试验后试样背面不可产生可见的变形痕迹。

     任何洛氏硬度试验的压痕深度均可采用简单的公式计算出来。但是实际上用不着这种计算，因为有一些标准图表可以方便地帮助人们确定这些“最小厚度值”。在某些范围内，这些“最小厚度值”是按10：1或15：1的比例计算出来的，但是大多数是根据低碳钢和淬火回火带钢的不同厚度在实验中所积累的数据绘制的。