洛氏硬度测试

有一些标尺（如含N、T、W、X、Y的标尺）是对洛氏硬度试验的补充，由表面洛氏硬度试验得出。因为在采用洛氏硬度试验时，当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层等情况时，就应改用表面洛氏硬度试验。

之所以分出这么多种标尺，是因为在标尺的使用中，越靠近上下限就越不准。

HRC标尺的使用范围是20~70HRC，当硬度值小于20HRC时，因为压头的圆锥部分压入太多，灵敏度下降，这时应改用HRB标尺。尽管HRC标尺的上限值为70HRC，但是当试样硬度大于67HRC时，压头尖端承受的压力过大，金刚石容易损坏，压头寿命会大大缩短，所以在测量偏HRC标尺上限的硬度时，应使用HRA标尺，因为HRA的上限范围同HRC相当，但试验力要小很多。

HRA标尺的使用范围是20-88HRA，由美国标准ASTM E140可以获得以下换算关系：27HRA≈30HRB；60HRA≈100HRB≈20HRC；85.6HRA≈68HRC；可见，在同等数值的情况下，对应标尺的硬度由高到低为C、A、B，但HRA标尺的测试范围广，基本包含了HRB和HRC，涵盖了从软钢（HRB）、硬钢（HRC）到硬质合金的硬度范围。但事实上，HRA标尺很少用于测试软钢，主要用于测试薄硬钢板、深层渗碳钢和硬质合金。在硬质合金方面，由于技术进步，有些材料硬度已达到93-94HRA，材料硬度超出HRA的测量范围上限已成为惯例。依借于HRA标尺测试范围广的特性，在使用洛氏硬度计测试钢试样时，如果不知试样是软钢还是硬钢，可先用HRA标尺试测一下，当硬度值小于60HRA时可改用HRB标尺，当硬度值大于60HRA时可改用HRC标尺。

HRB标尺的使用范围是20~100HRB，当硬度值低于20HRB时，由于钢球的压入深度过大，金属蠕变加剧，试样在试验力作用下的变形时间延长，测试值准确度降低，此时应改用HRF标尺。当硬度值大于100HRB时，因为钢球压入深度过浅，灵敏度降低，精度下降，此时应改用HRC标尺。在使用HRB标尺测试钢试样时，一个特别值得注意的地方是：当预先不知道试样是软钢还是硬钢时，决不可使用HRB标尺做测试，因为用钢球压头误测了淬火钢，钢球就可能会变形，钢球压头就会损坏，这是钢球压头损坏的主要原因。遇到这种情况时应先用金刚石压头，用HRA标尺测试一下，再决定是用HRB还是用HRC。

HRF标尺的使用范围是60~100HRF。HRF标尺是国外使用较多的一个标尺，它是测试纯铜和较软的铜合金材料很好的检测手段。但是在中国，也存在标准硬度块短缺的问题，它的应用也受到了限制。

HRG标尺适用于HRB值接近100的材料，对于铍青铜、磷青铜、可锻铸铁这些硬度范围介于HRB标尺的高端和HRC标尺低端的材料，如果改用HRG标尺，就可以大大改善测试的灵敏度，提高测试精度。

钢材的硬度：金属硬度(Hardness）的代号为H。

●常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。

●HB应用范围较广，一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。HRC适用于表面高硬度材料。HRC适用范围HRC 20－67，相当于HB225－650。两者的原理区别在于：布氏硬度以压痕直径来衡量硬度，而洛氏硬度（HR）以压痕深度来衡量硬度。洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。

●HV-适用于显微镜分析。维氏硬度（HV）以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的载荷除以表面积，即为维氏硬度值（HV）。

●HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度），所以撞击响声以通透为好。

●最常用的便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。

洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有9种组合，对应于洛氏硬度的9个标尺：HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH和HRK。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。HRA 60kg载荷金刚石锥压入器；HRB 100kg载荷1/16"直径钢球压头；HRC 150kg载荷金刚石锥压入器；最常用标尺是HRC、HRB和HRF，其中HRC标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢。这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。HRB标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金。HRF标尺用于测试纯铜、较软的铜合金和硬铝合金。HRA标尺尽管也可用于大多数黑色金属，但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料。

表面洛氏硬度试验采用三种试验力，两种压头，它们有6种组合，对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充，在采用洛氏硬度试验时，当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时，就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头，采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力，就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材料；T标尺适用于类似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG测试的材料。

洛氏硬度计和表面洛氏硬度计的标尺（即不同的压头和试验力组合）通常按材料种类、试样厚度和硬度范围三方面的因素来选择，具体选择方法叙述如下：

按材料种类选择

A标尺多用于测量碳化钨、硬质合金、表面硬化零件等等的硬度；

B标尺多用于测量有色金属、合金及退火钢等低硬度的零件的硬度；

C标尺多用于测量碳钢、工具钢及合金钢等经淬火、回火处理的试样的硬度。

按材料选择并不是一种严格的做法。因为每一种材料随着其所采用的不同的热处理工艺，其最终硬度不可能相同，因此所适应的硬度标尺也不会相同。

按样品的硬度范围选择

1：样品硬度与材料成分及热处理工艺的关系：在相同的热处理工艺下，材料的含碳量越高，材料的硬度也越高。对应于相同的材料，由工艺引起的硬度高低是：淬火、正火、退火。

2：各种洛氏硬度标尺的适应范围。每种洛氏硬度标尺都有一个可用范围，这一点很容易从硬度计刻度盘上的分度来确定。

不同洛氏硬度标尺（不包括表面洛氏硬度标尺）的使用范围如下：

按厚度或硬化层深度

洛氏硬度试验对样品试样有要求，其厚度不能小于残余压痕深度的10倍，试样背面不能出现明显的变形痕迹。由此样品的厚度决定了载荷的选择，载荷必须保证其所引起的变形小于样品的最小厚度。对于每一种硬度试验，都存在最小可测量厚度 。2100433B

洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值的指标，以0.002毫米作为一个硬度单位。在洛氏硬度试验中采用不同的压头和不同的试验力，会产生不同的组合，对应于洛氏硬度不同的标尺。常用的有3个标尺，其应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。

洛氏硬度（HR）测试，当被测样品过小或者布氏硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm/3.175mm/ 6.35mm/12.7mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。最常用的三种标尺为A、B、C，即HRA、HRB、HRC，要根据实验材料硬度的不同，选用不同硬度范围的标尺来表示。

1. HRA是采用60Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度较高的材料。例如：钢材薄板、硬质合金。

2. HRB 是采用100Kg载荷和直径1.5875mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料。例如：软钢、有色金属、退火钢等。

3.HRC是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度较高的材料。例如：淬火钢、铸铁等 。2100433B

按应用方式来分：一般洛氏硬度计，表面洛氏硬度计，综合型洛氏硬度计；

按操作方式来分：手动洛氏硬度计，电动洛氏硬度计；

按显示方式来分：指针式，数显洛氏硬度计；

按加载方式来分：砝码通过杠杆原理加载，电机和传感器组成闭环加载；

按参考平台来分：手动平台洛氏硬度计，平台移动式自动洛氏硬度计，机头移动式自动洛氏硬度计。

洛氏硬度试验是简便、迅速的硬度测试方法。洛氏硬度试验方法广泛应用於生产制造、科学研究的各个领域。

洛氏硬度的符号以HR表示。为适应各种不同材料的应用，根据所用的压头及试验力的不同组合区分为洛氏硬度标尺（A、B、C、D、E、F、G、H、K、L、M、P、R、S、V……）。