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1、洛氏 布氏 维氏 里氏硬度测定的原理和方法一、洛氏硬度计 洛氏硬度是以顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。 洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，则硬度越高。一般说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。并用每0.002的压痕深度为一个硬度单位。由此获得的硬度值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。 由此获得的洛氏硬度值HR为一无名数
2、，试验时一般由试验机指示器上直接读出。 洛氏硬度的三种标尺中，以HRC应用最多，一般经淬火处理的钢或工具都采用HRC测量。在中等硬度情况下，洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间关系约为1：10，如40HRC 相当于400HBS 。如50HRC，表示用HRC标尺测定的洛氏硬度值为50。硬度值应在有效测量范围内（HRC为2070）为有效。洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出
3、材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 另外： 1.HRC含意是洛式硬度C标尺， 2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛 3.HRC适用范围HRC 2067，相当于HB225650 若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。 若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。 布式硬度上限值HB65
4、0,不能高于此值。适用范围：应用于硬度极高的材料 应用于较软的材料，例如退火后的硬度测试 应用于硬度很高的材料。洛氏硬度标尺技术条件 洛氏硬度标尺 硬度 符号 压头类型 初试验力 F0（N）主试验力 F1（N）总试验力 F0+ F1（N）适用范围 AHRA120金刚石圆锥 2088HRABHRB1.5875mm钢球 20100HRBCHRC120金刚石圆锥 137314712070HRCDHRD120金刚石圆锥 980.74077HRDEHRE3.175mm钢球 70100HREFHRF1.5875mm钢球 60100HRFGHRG1.5875mm钢球 137314713094HRGHHRH3
5、.175mm钢球 80100HRHKHRK3.175mm钢球 1373147140100HRK表面洛氏硬度标尺技术条件表面洛氏 硬度标尺 硬度 符号 压头类型 初试验力F0（N）主试验力F1（N）总试验力 F0+ F1（N）适用范围 15NHR15N120 金刚石圆锥 7094HR15N30NHR30N4286HR30N45NHR45N2077HR45N15THR15T钢球 6793HR15T30THR30T22982HR30T45THR45T1072HR45T二、布氏硬度计布氏硬度计原理用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直
6、径。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。布氏硬度计的特点：布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。它的试验数据稳定，重现性
7、好，精度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。布氏硬度试验的缺点是压痕较大，成品检验有困难，试验过程比洛氏硬度试验复杂，测量操作和压痕测量都比较费时，并且由于压痕边缘的凸起、凹陷或圆滑过渡都会使压痕直径的测量产生较大误差，因此要求操作者具有熟练的试验技术和丰富经验，一般要求由专门的实验员操作。布氏硬度计的应用布氏硬度计主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。布氏
8、硬度试验条件的选择如同洛氏硬度试验关于标尺的选择一样，布氏硬度试验也要遇到试验条件的选择问题，即试验力F和压头球直径D的选择。这种选择不是任意的，而是要遵循一定的规则，并且要注意试验力和压头球直径的合理搭配，应用起来比洛氏硬度试验略显复杂。布氏硬度试验最常用的试验条件是采用10mm直径的球压头，3000kg试验力。这一条件最能体现布氏硬度的特点。但是由于试样材质不同，硬度不同，试样大小，薄厚也不同，一种试验力，一种压头自然不能满足要求。在试验力和压头球直径的选择方面需要遵循的规则有2个。规则一：要使试验力和球压头直径的平方之比为一个常数。即F/D2=F1/D12 = F2/D22 =K。这个规
9、则来源于相似律。根据相似律，不同直径的球压头D1、D2在不同的试验力F1、F2作用下压入试样表面，压痕直径d1、d2是不同的，但是只要压入角相同，压痕就具有相似性。这时试验力和压头球直径的平方之比就是一个常数。在这种条件下，采用不同的试验力和不同直径的球压头，在同一试样上测得的硬度值是相同的，在不同的试样上测得的硬度值是可以相互比较的。试验力与压头球直径平方之比在采用公斤力的旧标准中表示为F/D2，在采用牛顿力的新标准中表示为0.102 F/D2规则二：试验后要使压痕直径处于以下范围：0.24D d 0.6D。否则试验结果是无效的,应选择合适的试验力重新试验。人们的大量试验表明，当压头直径在0
10、.24D0.6D之间时，测得的硬度值与试验力大小无关。布氏硬度试验可选择的试验力从3000kg到1kg大约有20个级别。 布氏硬度计的常见故障及维修方法1、载荷误差超过1.0%或不稳定 造成这种故障的原因及排除方法：（1）力点刀刃松动，应调整力点刀刃并拧紧；（2）力点刀刃和支点的磨损会不同程度地增加载荷误差，应研修刀刃；（3）载荷杠杆上的调整块位置不适当，可根据情况向前或向后移动，调整合适后固定紧；（4）压缩弹簧锈蚀，增大了与压轴、主轴衬套的摩擦，应清洗生锈部位并上防护油或更换之。（5）加荷不平稳，有冲击振动现象，应排除引起不平稳的因素。 2、加荷速度不能控制在规定的时间内 加荷速度过快或过慢
11、，主要是减速器用油粘度过小或过大，应清洗减速器，并更换减速器用油。 3、测定的硬度值与标准硬度块示值不一致 造成这种故障的原因及排除方法：（1）布氏硬度计color=#040d09安装不水平，应将布氏硬度计color=#040d09调至水平；（2）钢球表面不光洁或直径超过允差，应用千分尺挑选合格的钢球换上；（3）压痕测量装置误差偏大，应调整压痕测量装置的允许误差，使其0.5%；（4）砝码不能垂直放置，砝码与硬度计后盖擦靠，应检查吊环是否挂在重点刀刃上，吊架吊杆是否平直，否则应将吊环挂于重点刀刃上，校直吊架吊杆；（5）主轴与试台平台垂直度，主轴轴线与升降丝杆轴线同轴度超差，应分析视其情况进行主轴
12、与试台平台垂直度、主轴轴线与升降丝杆轴线同轴度的调整。 4、布氏硬度计反复加卸载荷 造成这种故障的原因及排除方法：（1）按键开关顶杆过长，转向开关A、B触点与A1、B1触点不能脱开，应调节顶杆长度并固定之；（2）换向开关安装位置不当，活动挡板不能触动换向开关上的销子，造成换向开关不换向，应调整换向开关的安装位置。 5、布氏硬度计载荷全部加上时停机此种故障原因为换向开关接触点有烧伤、烧蚀现象，造成接触点接触不良，应对接触点加以清理打磨或更换新的换向开关。 6、按键开关按下，硬度计不动作，但有嗡嗡的电流声 此种故障原因为电机缺相，应检查电源是否正常，电源插头是否插好，电缆线是否有断路，电源开关是否
13、完好，电机接线是否接牢，电机线圈是否烧坏一组以及换向开关触点接触是否良好等，应视其情况分别予以排除。三、维氏硬度计维氏硬度计原理应用以及优缺点 维氏硬度计（GB/T4340.11999） 相关硬度计介绍:HV-5A型数显小负荷维氏硬度计 维氏硬度计原理 采用正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度。 试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。维氏硬度值按式（）计算： HV = 常数试验力/压痕表面积 0.1891 Fd2 （31） 式中：HV维氏硬度符号； F试验力，N； d压痕两对角线d1、d2的算术平均值，mm 实用中是根据对角
14、线长度d通过查表得到维氏硬度值。 国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为0.0201.400mm 3.2 维氏硬度的表示方法 维氏硬度表示为HV，维氏硬度符号HV前面的数值为硬度值，后面为试验力值。标准的试验保持时间为1015S。如果选用的时间超出这一范围，在力值后面还要注上保持时间。例如： 600HV30表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间1015S时得到的硬度值为600。 600HV30/20表示采用294.2N（30kg）的试验力，保持时间20S时得到的硬度值为600。 3.3 维氏硬度试验的分类和试验力选择 维氏硬度试验按试验力大小的不同，细分为三种试验，即：维氏硬度试验、小负荷维氏硬度试验和显微维氏硬度试验。 表3-1维氏硬度试验的三种方法 维氏硬度试验可选用的试验力值很多，见表3-2。 表3-2推荐的维氏硬度试验力 试验力的选择要根据试样种类、试样厚度和预期的硬度范围而定。标准规定，试样或试验层的厚度至少为压痕对角线长度的1.5倍。试验后试样背面不应出现可见的变形痕迹。 维氏硬度试验的优点 维氏硬度试验的压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，因此，维氏硬度试验是常用硬度试验方法
