金屬材料的洛氏硬度試驗(yàn)

1、洛氏硬度試驗(yàn)的意義

     洛氏硬度試驗(yàn)是一種根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的缺口硬度測(cè)試。它的全世界范圍的采用則是由于其試驗(yàn)方法提供了許多優(yōu)勢(shì)。這種測(cè)試是快速的，廉價(jià)的，并相對(duì)無(wú)破壞性的，僅僅是應(yīng)用在材料上的小缺口上。在洛氏硬度機(jī)器上的簡(jiǎn)單的操作性也提供了更多的優(yōu)點(diǎn)，洛氏硬度試驗(yàn)通常不要求非常熟練的操作員。為了與其他材料特性相關(guān)，洛氏硬度試驗(yàn)還能夠給出金屬材料的一些重要信息抗張硬度，抗磨力和延展性。這種試驗(yàn)通常對(duì)于原料的挑選，工藝和質(zhì)量控制，以及民用產(chǎn)品的驗(yàn)收測(cè)試很有益處。因此，在今天的生產(chǎn)設(shè)施中，幾乎每種試驗(yàn)環(huán)境中都可以找到洛氏硬度機(jī)器的使用，從某些生產(chǎn)設(shè)備的熱、油滑環(huán)境，到環(huán)境可控的冶金相學(xué)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。

2、洛氏硬度壓痕試驗(yàn)原理

     洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，其他的作為樣例布式硬度試驗(yàn)。大多數(shù)壓痕硬度試驗(yàn)是測(cè)量當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的原料被一種特殊的硬度試驗(yàn)壓頭穿透時(shí)的變形的。在洛氏硬度試驗(yàn)的情況下，將在硬度試驗(yàn)壓頭上以指定的速率、和指定的停留時(shí)間來(lái)應(yīng)用兩種級(jí)別的壓力，如洛氏硬度C標(biāo)度（HRC）試驗(yàn)的圖1所示。不象布氏硬度和維氏硬度試驗(yàn)，其中壓痕的大小的測(cè)量是跟隨壓痕過(guò)程的，原料的洛氏硬度是建立在測(cè)試循環(huán)中的兩個(gè)特殊時(shí)期壓頭的深度差異的基礎(chǔ)上的，如圖1的X標(biāo)記處所示。因?yàn)橛捕戎凳且蕾囉谠囼?yàn)方法的定義，沒(méi)有其他可供選擇的方法測(cè)量系統(tǒng)直接或間接地測(cè)試洛氏硬度，也沒(méi)有固有的人工因素來(lái)參考。
   通常的洛氏硬度試驗(yàn)程序是相同的，不管洛氏硬度標(biāo)記或正在使用的壓頭。壓頭被接觸到試驗(yàn)用到的材料，以及壓頭上應(yīng)用一種預(yù)備的壓力（正常下參考最小負(fù)載）。這種初始?jí)毫νǔＴ谝欢ǖ耐Ａ魰r(shí)間內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，持續(xù)到壓頭的深度被測(cè)量之后。測(cè)量完后，將加上一個(gè)額外的壓力量，并以一定的速率增加外力直到達(dá)到所要求的合力（參考基本負(fù)載）。合力保持一段時(shí)間的常量，直到額外的力被移開，返回到初始?jí)毫Φ乃较?。保持一段初始?jí)毫囕v后，壓痕的深度被第二次測(cè)量，隨后移開從試驗(yàn)材料上移開壓頭。測(cè)量得到的第一次和第二次壓痕深度的差異h（見圖1），利用h然后來(lái)計(jì)算洛氏硬度值。

對(duì)于許多舊的洛氏硬度機(jī)器模型來(lái)說(shuō)，操作員必須多數(shù)用手來(lái)操作或所有的試驗(yàn)程序的步驟。而今天許多新的機(jī)器能自動(dòng)地執(zhí)行整個(gè)洛氏試驗(yàn)。 

3、洛氏硬度標(biāo)度

     許多生產(chǎn)產(chǎn)品由不同類型的不同硬度的金屬和合金組成。為了調(diào)節(jié)這些不同產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了幾種不同的壓頭與一定標(biāo)準(zhǔn)范圍的力能級(jí)共同使用以滿足試驗(yàn)要求。每種壓頭類型的合并和外力級(jí)別已經(jīng)被指明作為一種獨(dú)特的洛氏硬度標(biāo)度。ASTM（美中試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)）定義了三十個(gè)不同洛氏硬度標(biāo)度，如表1所示。洛氏硬度標(biāo)度被分成兩類：規(guī)則的洛氏標(biāo)度和表面洛氏標(biāo)度。兩種試驗(yàn)范疇使用同一類型的壓頭。規(guī)則的洛氏標(biāo)度使用重力級(jí)別。對(duì)于這些標(biāo)度，初始?jí)毫?jí)是98.07 牛頓（N） (10 kgf)，和標(biāo)準(zhǔn)合力級(jí)可能是588.4N（60kgf），980.7 N (100 kgf) or 1471 N (150 kgf)。表面洛氏標(biāo)度使用較輕的壓力級(jí)，典型地為在稀薄的原料上的應(yīng)用。對(duì)于表面洛氏標(biāo)度來(lái)說(shuō)，初始?jí)毫?jí)是29.42 N (3 kgf)，標(biāo)準(zhǔn)合力級(jí)別可以是147.1 N (15 kgf), 294.2 N (30 kgf) 或 441.3 N (45 kgf)。表1給出了不同洛氏標(biāo)度由ASTM（美中試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)）推薦的典型應(yīng)用。
 

4、洛氏硬度值

     洛氏硬度測(cè)量將得到洛氏硬度值，這個(gè)值沒(méi)有單位。洛氏硬度值是在當(dāng)保持初始試驗(yàn)力的情況下，通過(guò)技術(shù)應(yīng)用合力前后壓痕深度的差異而得到的。壓痕深度的差異記為h，如上面所描述的。洛氏硬度值的技術(shù)是依賴于壓痕類型和所應(yīng)用的各級(jí)壓力的特殊合并而得到的。