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洛氏硬度計全面應用知識原理

 洛氏硬度計標尺的選擇

    洛氏硬度試驗采用三種試驗力,三種壓頭,它們共有9種組合,對應于洛氏硬度的9個標尺。這9個標尺的應用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標尺是HRC、HRBHRF,其中HRC標尺用于測試淬火鋼、回火鋼、調質鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業應用最多的硬度試驗方法。HRB標尺用于測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標尺用于測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標尺盡管也可用于大多數黑色金屬,但是實際應用上一般只限于測試硬質合金和薄硬鋼帶材料。

    表面洛氏硬度試驗采用三種試驗力,兩種壓頭,它們有6種組合,對應于表面洛氏硬度的6個標尺。表面洛氏硬度試驗是對洛氏硬度試驗的一種補充,在采用洛氏硬度試驗時,當遇到材料較薄,試樣較小,表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層時,就應改用表面洛氏硬度試驗。這時采用與洛氏硬度試驗相同的壓頭,采用只有洛氏硬度試驗幾分之一大小的試驗力,就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗結果。表面洛氏硬度的N標尺適用于類似洛氏硬度的HRC、HRAHRD測試的材料;T標尺適用于類似洛氏硬度的HRB、HRFHRG測試的材料。

    洛氏硬度計和表面洛氏硬度計的標尺通常按材料種類、材料厚度和標尺的刻度范圍三方面的因素來選擇,具體選擇方法敘述如下:

1、按材料種類選擇

     美國標準ASTM E18給出了根據不同種類的材料,選擇洛氏硬度標尺的參考表。如表一所示:

     事實上,所有黑色金屬材料均可利用洛氏硬度計測試其硬度,但有種材料除外,第一種是應在顯微維氏硬度計上測試的極薄材料,另一種是應采用布氏硬度計的粗晶?;蚪M織不均勻的材料。

1.1 淬火鋼和回火鋼

     淬火鋼和回火鋼的硬度試驗主要采用HRC標尺。如果材料較薄,不宜采用HRC標尺時,可以改用HRA標尺。如果材料更薄,可以采用表面洛氏硬度計HR15N、HR30NHR45N標尺。

1.2 表面硬化鋼

     在工業生產中,有時要求工件芯部具有良好的韌性,又要求其表面具有高的硬度和耐磨性,這時就要采用高頻淬火、化學滲碳、滲氮、碳氮共滲等工藝對工件進行表面硬化處理,表面硬化層的厚度一般在0.~.mm。對于表面硬化層較厚的材料,可以采用HRC標尺測試其硬度,對于中等厚度的表面硬化鋼,可采用HRDHRA標尺,對于薄的表面硬化層應采用表面洛氏硬度HR15N、HR30N、HR45N標尺。

1.3 退火鋼、正火鋼、軟鋼

     許多鋼鐵材料都是以退火狀態出廠的,一些冷軋鋼板還要以不同的退火程度來分級。各種退火鋼的硬度測試通常采用HRB標尺,較軟較薄的板材有時也用HRF,薄板材應采用HR15T、HR30T、HR45T標尺。

1.4 不銹鋼

     不銹鋼材料通常是以退火、淬火、回火、固溶等狀態供貨的,國家標準中規定了相應的硬度上、下限值,硬度測試通常采用HRCHRB標尺。奧氏體、鐵素體不銹鋼采用HRB標尺,馬氏體、沉淀硬化不銹鋼采用HRC標尺,不銹鋼薄壁管、厚度為1~2mm以下的薄板材料應采用N標尺或T標尺。

1.5 鍛鋼

     鍛鋼通常是采用布氏硬度試驗,由于鍛鋼材料組織不夠均勻,而布氏硬度試驗的壓痕較大。因此,布氏硬度試驗能夠反映材料各部分組織性能的綜合結果。

1.6 鑄鐵

     鑄鐵材料常常具有組織不均勻,晶粒粗大的特點,因此一般采用布氏硬度試驗。洛氏硬度計可用于部分鑄鐵工件的硬度試驗。凡是在細晶粒鑄件的小斷面上沒有足夠面積作布氏硬度試驗的地方,常??捎?span lang="EN-US">HRBHRC標尺測試硬度,但最好采用HREHRK標尺,因為HREHRK標尺采用3.175mm直徑的鋼球,它比1.588mm直徑鋼球能得到更好的平均讀數。硬的可鍛鑄鐵材料,通常采用HRC,如果材料不均勻,可測多個數據,取其平均值。

1.7 燒結碳化物(硬質合金)

     硬質合金材料的硬度測試通常只采用HRA標尺。

1.8 粉末冶金材料

     粉末冶金工件的硬度測試可采用HRB、HRF、HRHHR15T、HR30T標尺,凡是可能的地方,應盡量采用HRB標尺,因為已被證明它具有最佳的分辨能力。由于材料的多孔性,測得的硬度值被稱為“表觀硬度”。

1.9 銅及銅合金

     黃銅的硬度測試一般采用HRBHRF標尺。在測試黃銅板的質量方面,洛氏硬度試驗起著非常重要的作用。美國標準ASTM B36述及“洛氏硬度試驗是檢驗各種回火黃銅是否符合拉伸強度或晶粒大小要求最快而方便的方法”。通?;鼗瘘S銅采用HRB標尺,退火黃銅或紫銅采用HRF標尺,薄板材或薄壁管材采用HR15T、HR30T、HR45T標尺。各國銅材料標準中都給出了不同的合金材料、不同的退火或回火條件下的HRB、HRFHR15T、HR30T、HR45T標尺的上下限硬度值。

1.10 鋁及鋁合金

     硬質鋁合金采用HRB,中等硬度的鋁合金采用HRE、HRF,軟的鋁合金或純鋁采用HRH。較薄的鋁板或薄壁鋁管采用HR15T、HR30T、HR45T。

1.11

     鋅板的硬度測試通常采用HREHRH,3.2mm以上的厚板用HRE,1.2mm~3.2mm的中板用HRH,薄板采用HR15T、HR30T、HR45T。

1.12

     鈦合金的硬度很高,通常采用HRA,因為金剛石和鈦金屬間存在親合性,它會縮短金剛石的壽命。因此測試后要求用細砂紙將附著在壓頭上的鈦金屬除掉,保持金剛石壓頭的清潔就可以延長壓頭的使用壽命。

2、按材料厚度選擇

     氏硬度試驗要求試樣厚度的最小值:對于采用金剛石壓頭的各種標尺,是殘余壓痕深度的10倍;對于采用球壓頭的各種標尺,是殘余壓痕深度的15倍。標準要求,試驗后試樣背面不可產生可見的變形痕跡。

     任何洛氏硬度試驗的壓痕深度均可采用簡單的公式計算出來。但是實際上用不著這種計算,因為有一些標準圖表可以方便地幫助人們確定這些“最小厚度值”。在某些范圍內,這些“最小厚度值”是按101151的比例計算出來的,但是大多數是根據低碳鋼和淬火回火帶鋼的不同厚度在實驗中所積累的數據繪制的。

1 試樣最小厚度——洛氏硬度關系圖。(取自GB/T230-2004

 

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