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金屬材料的洛氏硬度試驗

2010-08-25

金屬材料的洛氏硬度試驗

1、洛氏硬度試驗的意義

洛氏硬度試驗是一種根據經驗的缺口硬度測試。它的全世界范圍的采用則是由于其試驗方法提供了許多優勢。這種測試是快速的，廉價的，并相對無破壞性的，僅僅是應用在材料上的小缺口上。在洛氏硬度機器上的簡單的操作性也提供了更多的優點，洛氏硬度試驗通常不要求非常熟練的操作員。為了與其他材料特性相關，洛氏硬度試驗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。這種試驗通常對于原料的挑選，工藝和質量控制，以及民用產品的驗收測試很有益處。因此，在今天的生產設施中，幾乎每種試驗環境中都可以找到洛氏硬度機器的使用，從某些生產設備的熱、油滑環境，到環境可控的冶金相學和校準實驗室。

2、洛氏硬度壓痕試驗原理

洛氏硬度試驗是現今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一，其他的作為樣例布式硬度試驗。大多數壓痕硬度試驗是測量當實驗中的原料被一種特殊的硬度試驗壓頭穿透時的變形的。在洛氏硬度試驗的情況下，將在硬度試驗壓頭上以指定的速率、和指定的停留時間來應用兩種級別的壓力，如洛氏硬度C標度（HRC）試驗的圖1所示。不象布氏硬度和維氏硬度試驗，其中壓痕的大小的測量是跟隨壓痕過程的，原料的洛氏硬度是建立在測試循環中的兩個特殊時期壓頭的深度差異的基礎上的，如圖1的X標記處所示。因為硬度值是依賴于試驗方法的定義，沒有其他可供選擇的方法測量系統直接或間接地測試洛氏硬度，也沒有固有的人工因素來參考。
通常的洛氏硬度試驗程序是相同的，不管洛氏硬度標記或正在使用的壓頭。壓頭被接觸到試驗用到的材料，以及壓頭上應用一種預備的壓力（正常下參考小負載）。這種初始壓力通常在一定的停留時間內是一個常數，持續到壓頭的深度被測量之后。測量完后，將加上一個額外的壓力量，并以一定的速率增加外力直到達到所要求的合力（參考基本負載）。合力保持一段時間的常量，直到額外的力被移開，返回到初始壓力的水平下。保持一段初始壓力車輛后，壓痕的深度被第二次測量，隨后移開從試驗材料上移開壓頭。測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然后來計算洛氏硬度值。

對于許多舊的洛氏硬度機器模型來說，操作員必須多數用手來操作或所有的試驗程序的步驟。而今天許多新的機器能自動地執行整個洛氏試驗。

3、洛氏硬度標度

許多生產產品由不同類型的不同硬度的金屬和合金組成。為了調節這些不同產品的實驗，開發了幾種不同的壓頭與一定標準范圍的力能級共同使用以滿足試驗要求。每種壓頭類型的合并和外力級別已經被指明作為一種獨特的洛氏硬度標度。ASTM（美中試驗材料協會）定義了三十個不同洛氏硬度標度，如表1所示。洛氏硬度標度被分成兩類：規則的洛氏標度和表面洛氏標度。兩種試驗范疇使用同一類型的壓頭。規則的洛氏標度使用重力級別。對于這些標度，初始壓力級是98.07 牛頓（N） (10 kgf)，和標準合力級可能是588.4N（60kgf），980.7 N (100 kgf) or 1471 N (150 kgf)。表面洛氏標度使用較輕的壓力級，典型地為在稀薄的原料上的應用。對于表面洛氏標度來說，初始壓力級是29.42 N (3 kgf)，標準合力級別可以是147.1 N (15 kgf), 294.2 N (30 kgf) 或 441.3 N (45 kgf)。表1給出了不同洛氏標度由ASTM（美中試驗材料協會）推薦的典型應用。

4、洛氏硬度值

洛氏硬度測量將得到洛氏硬度值，這個值沒有單位。洛氏硬度值是在當保持初始試驗力的情況下，通過技術應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。洛氏硬度值的技術是依賴于壓痕類型和所應用的各級壓力的特殊合并而得到的。