洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头 (金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大,材料越软;压入的浓度越小,材料越硬。
0-0:未加载荷,压头未接触试件时的位置。
1-1:压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为 h0 时的位置。h0 包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。
2-2:加主载荷P1 后,压头在总载荷P= P0 P1 的作用下压入试件的位置。
3-3:去除主载荷P1 后但仍保留预载荷P0 时压头的位置,压头压入试样的深度为h1。由于P1 所产生的弹性变形被消除,所以压头位置提高了h,此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。实际代表主载P1 造成的塑性变形深度。
h 值越大,说明试件越软,h 值越小,说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念,人为规定,用一常数 K 减去压痕深度h 的数值来表示硬度的高低。并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位,用符号 HR 表示,则洛氏硬度值为:
此值为无量纲数。测量时可直接在表盘上读出。表盘上有红、黑两种刻度,红色的 30 和黑色的0 相重合。
使用金刚石圆锥压头时,常数 K 为0.2mm,硬度值由黑色表盘表示,此时使用钢球(Φ=1.588mm)压头时,常数K 为0.26mm,硬度值由红色表盘表示,此时洛氏硬度计的压头共有 5 种,其中最常用的有两种:一种是顶角为120°的金刚石圆锥压头,用来测试高硬度的材料;另一种是直径为的淬火钢球,用来测软材料的硬度。对于特别软的材料,有时还使用直径为的钢球作压头,不过这几种比较少用。
为了扩大洛氏硬度的测量范围,可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。
洛氏硬度共有 15 种标度供选择,它们分别为:HRA,HRB,HRC,HRD,HRE,HRF,HRG,HRH,
HRK,HRL,HRM,HRP,HRR,HRS,HRV。其中常用的几种标度列表如表 14-1 各种洛氏硬度值的符号及应用标度符号 压头总载荷
N(kg)
表盘上
刻度颜色
常用硬度
值范围
应用举例
HRA 金刚石圆锥 588.6(60) 黑色 70~85
碳化物、硬质合金、表面淬
火钢等
HRB 1.588mm 钢球 981(100) 红色 25~100 软钢、退火钢、铜合金
HRC 金刚石圆锥 1471.5(150) 黑色 20~67 淬火钢、调质钢等
HRD 金刚石圆锥 981(100) 黑色 40~77
薄钢板、中等厚度的表面硬
化工件
HRE 3.175mm 钢球 981(100) 红色 70~100
铸铁、铝、镁合金、轴承合
金
HRF 1.588mm 钢球 588.6(60) 红色 40~100 薄板软钢、退火铜合金
HRG 1.588mm 钢球 1471.5(150) 红色 31~94 磷青铜、铍青铜
HRH 3.175mm 钢球 588.6(60) 红色 铝、锌、铅
洛氏硬度计的构造
洛氏硬度计种类很多,构造各不相同,但构造原理及主要部件都相同。
①-压头 ②-载荷法码 ③--主杠杆 ④-测量杠杆 ①--读数百分表 ②--装压脑处
⑤-表盘 ⑥-缓冲装置 ⑦--载物台 ⑧-升降丝杠 ③-载物台 ④--升降丝杠手轮
⑤--加载手轮 ⑥--卸载手轮