金属材料的洛氏硬度试验

2010-08-25

                                                            金属材料的洛氏硬度试验

1、洛氏硬度试验的意义

     洛氏硬度试验是一种根据经验的缺口硬度测试。它的全世界范围的采用则是由于其试验方法提供了许多优势。这种测试是快速的，廉价的，并相对无破坏性的，仅仅是应用在材料上的小缺口上。在洛氏硬度机器上的简单的操作性也提供了更多的优点，洛氏硬度试验通常不要求非常熟练的操作员。为了与其他材料特性相关，洛氏硬度试验还能够给出金属材料的一些重要信息抗张硬度，抗磨力和延展性。这种试验通常对于原料的挑选，工艺和质量控制，以及民用产品的验收测试很有益处。因此，在今天的生产设施中，几乎每种试验环境中都可以找到洛氏硬度机器的使用，从某些生产设备的热、油滑环境，到环境可控的冶金相学和校准实验室。

2、洛氏硬度压痕试验原理

     洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，其他的作为样例布式硬度试验。大多数压痕硬度试验是测量当实验中的原料被一种特殊的硬度试验压头穿透时的变形的。在洛氏硬度试验的情况下，将在硬度试验压头上以指定的速率、和指定的停留时间来应用两种级别的压力，如洛氏硬度C标度（HRC）试验的图1所示。不象布氏硬度和维氏硬度试验，其中压痕的大小的测量是跟随压痕过程的，原料的洛氏硬度是建立在测试循环中的两个特殊时期压头的深度差异的基础上的，如图1的X标记处所示。因为硬度值是依赖于试验方法的定义，没有其他可供选择的方法测量系统直接或间接地测试洛氏硬度，也没有固有的人工因素来参考。
   通常的洛氏硬度试验程序是相同的，不管洛氏硬度标记或正在使用的压头。压头被接触到试验用到的材料，以及压头上应用一种预备的压力（正常下参考小负载）。这种初始压力通常在一定的停留时间内是一个常数，持续到压头的深度被测量之后。测量完后，将加上一个额外的压力量，并以一定的速率增加外力直到达到所要求的合力（参考基本负载）。合力保持一段时间的常量，直到额外的力被移开，返回到初始压力的水平下。保持一段初始压力车辆后，压痕的深度被第二次测量，随后移开从试验材料上移开压头。测量得到的第一次和第二次压痕深度的差异h（见图1），利用h然后来计算洛氏硬度值。

对于许多旧的洛氏硬度机器模型来说，操作员必须多数用手来操作或所有的试验程序的步骤。而今天许多新的机器能自动地执行整个洛氏试验。 

3、洛氏硬度标度

     许多生产产品由不同类型的不同硬度的金属和合金组成。为了调节这些不同产品的实验，开发了几种不同的压头与一定标准范围的力能级共同使用以满足试验要求。每种压头类型的合并和外力级别已经被指明作为一种独特的洛氏硬度标度。ASTM（美中试验材料协会）定义了三十个不同洛氏硬度标度，如表1所示。洛氏硬度标度被分成两类：规则的洛氏标度和表面洛氏标度。两种试验范畴使用同一类型的压头。规则的洛氏标度使用重力级别。对于这些标度，初始压力级是98.07 牛顿（N） (10 kgf)，和标准合力级可能是588.4N（60kgf），980.7 N (100 kgf) or 1471 N (150 kgf)。表面洛氏标度使用较轻的压力级，典型地为在稀薄的原料上的应用。对于表面洛氏标度来说，初始压力级是29.42 N (3 kgf)，标准合力级别可以是147.1 N (15 kgf), 294.2 N (30 kgf) 或 441.3 N (45 kgf)。表1给出了不同洛氏标度由ASTM（美中试验材料协会）推荐的典型应用。
 

4、洛氏硬度值

     洛氏硬度测量将得到洛氏硬度值，这个值没有单位。洛氏硬度值是在当保持初始试验力的情况下，通过技术应用合力前后压痕深度的差异而得到的。压痕深度的差异记为h，如上面所描述的。洛氏硬度值的技术是依赖于压痕类型和所应用的各级压力的特殊合并而得到的。