符合ISO 6508标准的洛氏硬度试验(HR)的顺序
- 试验步骤1.
首先,用试验预载荷将压头压入待测试样中,直至达到压痕深度h0。h0定义了用于后续测量永久压痕深度的参考平面(基面)。 - 试验步骤2.
然后,根据标准定义的停留时间(几秒钟)施加附加试验力,此时压头穿透试样直至最大穿透深度h1。试验预载荷和附加试验力之和为总试验力(也称为总力或主要载荷)。 - 试验步骤3.
停留时间结束时,去除附加试验力。压头回到起始位置,移动距离为总试验力范围内压痕深度弹性部分的量,然后停留在永久压痕深度h的水平(以0.002或0.001 mm为单位)。这也称为差深(总试验力施加前后压痕深度的差值)。借助永久压痕深度h,根据ISO 6508标准中定义的公式、参照所应用的洛氏硬度标尺,可计算出洛氏硬度(HR)。 - 洛氏试验程序
设置测试压痕时,必须确保与试样边缘有足够的距离,而且各测试压痕之间也必须有足够的距离。必须遵守的最小值请参见下图。
使用洛氏法进行硬度试验的优缺点
洛氏法有以下优点:
- 无需试样制备(切割、研磨、嵌入)
- 可直接读取硬度值,无需光学评估(对角线测量,与光学方法一样)
- 是快速(试验周期短)且经济的方法(由于无需像布氏、维氏和努氏光学法的试验机那样配备精密的光学系统,因此硬度计的性价比很高)
- 非破坏性试验,试样可重复使用
洛氏法有以下缺点:
- 洛氏法并不总是最精确的硬度试验方法,这是因为即使一个很小的差深测量误差也可能导致计算出的硬度值出现很大误差。
- 要想获得有意义的测试结果,必须保证试验场所无任何污垢或碎屑(如水垢和煤渣、异物或油污)。
- 压头对测试结果具有未知的影响,例如,当压头已磨损且锥形尖端不再符合标准要求时(标准要求:仅可使用经过认证和校正的压头,以减少不必要的影响!)。
- 随着硬度的增加,材料会更加难以区分。
洛氏硬度方法和应用示例
为使洛氏试验的应用范围尽可能广泛,已针对洛氏和表面洛氏硬度工艺开发了几种方法。
各洛氏硬度方法的区别在于:
- 压头类型(材料、形状和尺寸或球直径);
- 总试验力的大小(总力或主要载荷);
- 标尺分度(待测量残余压痕深度h的基准h0为100或130 单位(取决于标尺,以下适用: 1单位E = 0.002 mm或0.001 mm))。
由此产生的洛氏硬度方法使用五种不同的压头(曲率为120度的金刚石锥或直径为 1/16"、1/8"、1/4"、1/2"的由碳化钨制成的硬金属球)和六种不同的总试验力(15、30、45、60、100、150 kgf)。
这会导致根据ISO 6508和ASTM E18标准(例如A、B、C、30N、15T)或洛氏试验方法(例如:HRA、HRBW、HRC、HR30N、HR15TW)来标准化30种不同的洛氏标尺,每种都涵盖不同的硬度范围,因此就涵盖了各种材料和应用(见下表)。
洛氏法通常用于生产或实验室中的快速测试,也用于其他工艺,如乔米尼顶端淬透性试验/乔米尼试验。
实践中最常见的洛氏硬度方法是HRC。 原则上,球形压头用于较软材料的硬度试验,金刚石压头用于测试较硬材料。 金刚石会破坏较软材料或将其穿透。
洛氏硬度方法(符合ISO 6508标准)
该表显示根据ISO 6508进行标准化的洛氏硬度方法及其应用。 所有方法的预载荷均为10 kgf。
方法 | 压头 | 主要载荷(kgf) | 应用 |
---|---|---|---|
HRA | 金刚石120° | 60 | 表面硬化钢和合金、硬质金属 |
HRBW | 1/16"球 | 100 | 铜(Cu)合金、未硬化钢(在美国,也适用于最大约686 N/mm²的钢) |
HRC | 金刚石120° | 150 | 表面硬化钢和合金、硬质金属 |
HRD | 金刚石120° | 100 | 表面硬化钢和合金、硬质金属 |
HREW | 1/8"球 | 100 | 铝(Al)合金、铜(Cu)合金 |
HRFW | 1/16"球 | 60 | 薄软钢板 |
HRGW | 1/16"球 | 150 | 青铜、铜(Cu)、铸铁 |
HRHW | 1/8"球 | 60 | 铝(Al)、锌(Zn)、铅(Pb) |
HRKW | 1/8"球 | 150 | 金属轴承和其他非常软或非常薄的材料,包括塑料(参见ASTM D785标准) |
HRLW | 1/4"球 | 60 | |
HRMW | 1/4"球 | 100 | |
HRPW | 1/4"球 | 150 | |
HRRW | 1/2"球 | 60 | |
HRSW | 1/2"球 | 100 | |
HRVW | 1/2"球 | 150 |
表面洛氏硬度方法(符合ASTM E18标准)
下面的概览内容显示根据ASTM E18进行标准化的所有表面洛氏硬度方法及其应用。 所有方法的试验预载荷均为3 kg。
方法 | 压头 | 主要载荷(kgf) | 应用 |
---|---|---|---|
HR15N | 金刚石120° | 15 | 表面硬化较厚的工件 |
HR30N | 30 | ||
HR45N | 45 | ||
HR15TW | 1/16"球 | 15 | 金属薄板 |
HR30TW | 30 | ||
HR45TW | 45 | ||
HR15WW | 1/8"球 | 15 | 铝(Al)、锌(Zn)、铅(Pb)、镀锡板 |
HR30WW | 30 | ||
HR45WW | 45 | ||
HR15XW | 1/4"球 | 15 | 铝(Al)、锌(Zn)、铅(Pb)、镀锡板 |
HR30XW | 30 | ||
HR45XW | 45 | ||
HR15YW | 1/2"球 | 15 | 铝(Al)、锌(Zn)、铅(Pb)、镀锡板 |
HR30YW | 30 | ||
HR45YW | 45 |