符合 ISO 6508 之洛氏硬度測試(HR)順序
- 1. 測試步驟
首先施加預測試負載,將壓印頭壓入要進行測試的試樣中,直到壓痕達到h0的深度。h0會定義出後續量測最終壓印深度所使用的參考平面(基準)。 - 2. 測試步驟
之後施加更大的測試力量,並依照標準要求停留一段靜置時間(幾秒鐘),以便讓壓印頭穿透進入試樣中並到達最大穿透深度h1。測試預負載和額外試驗力的總和即為總試驗力(又稱總力或主要負載)。 - 3. 測試步驟
在停留時間結束時,移除額外試驗力。壓頭會根據總試驗力範圍內的壓痕深度彈性比例,移回起始位置,然後保持在永久壓痕深度 h 的等級(單位以 0.002 或 0.001 mm 表示),這又稱為差異深度(施以總試驗力前後的壓痕深度差)。取得永久壓痕深度 h 之後,便可根據 ISO 6508 標準所定義的公式,參考適用之洛氏標尺,計算出洛氏硬度 (HR)。 - 洛氏測試程序
選取測試壓痕時,需要注意與試樣的邊緣保持足夠的距離,且不能太靠近其他的測試壓痕。以下圖表說明必須遵守的底限值。
洛氏硬度測試方法的優缺點
洛氏硬度測試法具備下列優點:
- 不需要進行試片製備(裁切、打磨、嵌入)
- 直接讀取硬度值;不需要光學評估(使用光學測試法則需測量對角線)
- 快速(短測試週期)、經濟(硬度試驗機相對具成本效-不需配備如布氏、維氏與努氏光學試驗機的精密光學系統)
- 非破壞性測試;試片可重複使用
洛氏硬度測試法的缺點如下:
- 未必是最準確的硬度測試方法,因為即使是一個小小的差異深度測量錯誤,也會導致計算出的硬度值產生嚴重誤差。
- 測試位置必須不能有任何髒汙或殘留物質(如:殘渣碎屑、異物或油),測試結果方具效力。
- 壓頭對測試結果的影響帶有不確定性,例如:當壓頭磨損,錐尖不再符合標準規定(標準規定:僅可使用認證且經校準之壓頭,盡可能避免不良影響!)。
- 隨著硬度提高,材料會越來越難以區分。
洛氏硬度測試法與應用範例
為了使洛氏硬度測試的應用層面盡可能地廣泛,業界已經針對洛氏和 Super 洛氏程序發展出數種方法。
個別洛氏硬度測試法的區別如下:
- 壓頭類型(材質、形狀與大小或壓頭球直徑);
- 總試驗力強度(總力或主要負載);
- 標尺刻度(待測殘餘壓痕深度 h 基準 h0 以 100 或 130 為單位)(依標尺,適用下列規定:1 單位 E = 0.002 mm 或 0.001 mm)。
此方式衍生出的洛氏硬度測試法使用五種不同的壓頭(具 120 度曲率的鑽石圓錐或碳化鎢製且直徑如下的硬質金屬球: 1/16”、1/8"、1/4”、1/2")和六種不同的總試驗力(15、30、45、60、100、150 kgf)。
這會導致 30 種不同的洛氏標尺,並且會根據 ISO 6508 和 ASTM E18 (如:A、B、C、30N、15T)或 洛氏硬度測試法(如: HRA、HRBW、HRC、HR30N、HR15TW)標準化,每一種均涵蓋不同的硬度範圍,因此也適用於最廣泛的材料與應用層面(請參閱下表)。
洛氏通常作為生產環境或實驗室以及其他製程的快速檢驗方式,如: Jominy 端面淬火試驗/ Jominy 試驗。
最常用的洛氏硬度測試法為 HRC。 原則上,球形壓頭用於偏軟質材料的硬度測試,而鑽石型壓頭用於測試偏硬材料的硬度。 鑽石型壓頭也會破壞或刺穿偏軟質的材料。
洛氏硬度測試法(依 ISO 6508 要求)
下表說明依 ISO 6508 實現標準化的洛氏硬度測試法與應用層面。 所有測試法的預負載均為 10 kgf。
方法 | 壓頭 | 主要負載 (kgf) | 應用 |
---|---|---|---|
HRA | 鑽石 120° | 60 | 經過表面硬化的不鏽鋼及合金,硬化金屬 |
HRBW | 1/16" ball | 100 | 銅 (Cu) 合金、非硬化鋼材(在美國,亦適用於強度高達約 686 N/mm² 之鋼材) |
HRC | 鑽石 120° | 150 | 經過表面硬化的不鏽鋼及合金,硬化金屬 |
HRD | 鑽石 120° | 100 | 經過表面硬化的不鏽鋼及合金,硬化金屬 |
HREW | 1/8" ball | 100 | 鋁 (Al) 合金、銅 (Cu) 合金 |
HRFW | 1/16" ball | 60 | 軟質薄鋼板 |
HRGW | 1/16" ball | 150 | 青銅、銅 (Cu)、鑄鐵 |
HRHW | 1/8" ball | 60 | 鋁(Al)、鋅(Zn)、鉛(Pb) |
HRKW | 1/8" ball | 150 | 軸承金屬及其他非常軟或薄的材料,包括塑膠(詳見 ASTM D785) |
HRLW | 1/4" ball | 60 | |
HRMW | 1/4" ball | 100 | |
HRPW | 1/4" ball | 150 | |
HRRW | 1/2" ball | 60 | |
HRSW | 1/2" ball | 100 | |
HRVW | 1/2" ball | 150 |
超級洛氏法(依照 ASTM E18)
下列概述說明所有根據 ASTM E18 標準化之 Super Rockwell 測試法及應用層面。 所有測試法的預負載均為 3 kg。
方法 | 壓頭 | 主要負載 (kgf) | 應用 |
---|---|---|---|
HR15N | 鑽石 120° | 15 | 薄層硬化組件 |
HR30N | 30 | ||
HR45N | 45 | ||
HR15TW | 1/16" ball | 15 | 金屬薄板 |
HR30TW | 30 | ||
HR45TW | 45 | ||
HR15WW | 1/8" ball | 15 | 鋁(Al)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、錫板 |
HR30WW | 30 | ||
HR45WW | 45 | ||
HR15XW | 1/4" ball | 15 | 鋁(Al)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、錫板 |
HR30XW | 30 | ||
HR45XW | 45 | ||
HR15YW | 1/2" ball | 15 | 鋁(Al)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、錫板 |
HR30YW | 30 | ||
HR45YW | 45 |