洛氏硬度实验报告(2)

洛氏硬度实验报告

一、 实验目的

1、

了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2、 了解布氏、洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。

二、 实验原理

(一) 洛氏硬度试验的基本原理

洛氏硬度属于压入硬度法，但它不是测定压痕面积，而是根据压痕深度来确定硬度值指标。其试验原理如图3-3所示。

洛氏硬度的试验原理：用金刚石圆锥体压头或一定直径的钢球压头，在初试验力F0和主试验力F1先后作用下，压入试样表面，保持一定时间，卸除主试验力，保留初试验力，此时的压入深度为h1，在初试验力作用下的压入深度为h0，它们之差e(h1—h0)来表示压痕深度的永久增量。每压入0.002mm为一个洛氏硬度单位。（图1）1.3洛氏硬度的计算公式：HRA、C=100—(e/0.002)

HRB=130—(e/0.002) 、

洛氏硬度试验所用压头有两种：一种是顶角为120°的金刚石圆锥，另一种是直径为1/16\（1.588mm）的淬火钢球。根据金属材料软硬程度不一，可选用不同的压头和载荷配合使用，最常用的是HRA、HRB和HRC。这三种洛氏硬度的压头、负荷及使用范围列于表3-2。

表3-2 常见洛氏硬度的试验规范及使用范围 标尺所用符号/压头 HRA 金刚石圆锥 HRB 1/16\钢球 HRC 金刚石圆锥 总负表盘上刻荷kgf 度颜色 60 100 150 黑色 红色 黑色 测量 范围 70-85 25-100 20-67 相当维氏 硬度值 390-900 60-240 249-900 应用范围 碳化物、硬质合金、淬火工具钢、浅层表面硬化层 软钢（退火态、低碳钢正火态）、铝合金 淬火钢、调质钢、深层表面硬化层 表注： (1)金刚石圆锥的顶角为120°+30'，顶角圆弧半径为0.21±0.01mm (2)初负荷均为10公斤

洛氏硬度测定时，需要先后两次施加载荷（初载荷及主载荷），预加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确。图3-3中0-0位置为未加载荷时的压头位置，1-1位置为加上10 Kgf预加载荷后的位置，此时压入深度为h1，2-2位置为加上主载荷后的位置，此时压入深度为h2，h2包括由加载所引起的弹性变形和塑性变形，卸除主载荷后，由于弹性变形恢复而稍提高到3-3位置，此时压

头的实际压入深度为h3。洛氏硬度就是以主载荷所引起的残余压入深度（h=h3-h1）来表示。但这样直接以压入深度的大小表示硬度，将会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏硬度所标志的硬度值大小的概念相矛盾。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，采用一常数（K）减去（h3-h1）的差值表示硬度值。为简便起见又规定每0.002mm压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上一小格）。

洛氏硬度值的计算公式如下：

HR?K?(h3?h1)

0.002 式中：

h1——预加载荷压入试样的深度（mm）； h3——卸除主载荷后压入试样的深度（mm）；

K——常数，采用金刚石圆锥时K＝0.2（用于HRA、HRC）；采用钢球时K＝0.26（用于HRB）。 因此上式可改为： HRC（或HRA）＝100? HRB＝130?h3?h1 0.002h3?h1 0.002 （二）洛氏硬度试验机的结构和操作

三 实验设备

HRS-150数显洛氏硬度计 四 实验步骤

硬度计放置妥当后，先将机体固定螺钉拆除，再旋出4 只上盖螺

钉（5），用吸钩按在上盖，然后取出上盖（6），将机体内扣住测量杠杆（1）上的橡皮筋解去（图6），以及主杠杆（2）尾部的扎带（图4），及时盖上上盖防止灰尘入内。逆时针转动旋轮(1)，取出升降丝杆上垫块，从升降丝杆上拔出其最上面的保护罩（2），取下另外2 只保护罩，将升降丝杆上的防锈油擦尽，涂上少量薄质机油润滑。然后安装好保护罩，放上试台（3）。最后打开后盖（8），将固定活动部件的白纱带以及砝码（6）（9）和连杆部分下面的橡皮垫块去除（4）。 根据试件的硬度测试要求来选择标尺，依据标尺确定总试验力。匀速

转动变荷手轮（11），来改变主试验力大小。将压头(4)安装在测杆孔中，贴紧支承面，把压头紧固螺钉(11)略为拧紧，将试件放在试台上。 顺时针转动旋轮(1)，升降丝杆上升，压头与试件接触时，缓慢平稳上升丝杆，直到显示窗口Ⅰ显示295～305 之间，硬度计开始加荷→保荷→卸荷，自动完成测试过程。注意：如显示窗口数值超过305，本机则发出“滴……”声报警。这时，下降丝杆，试件移动测试位置，重新进行测试。当硬度计主试验力完全卸除后，听到“滴”声，显示窗口所显示的数值即为硬度值。此时才可以逆时针旋转旋轮使压头脱离被测试件，本机自动复零，则一次试验循环结束。 如需继续测试则可循环操作。

五 实验数据

第一次试验 第二次试验 39.2 39.0 六 实验注意事项

1 被测试件的表面应平整光洁，不得带有污物、氧化皮、凹坑及显著的加工痕迹，试件的支撑面和试台应清洁，保持良好密合，试件的厚度约大于10 倍压痕深度

2 根据试件的形状，尺寸大小来选择合适的试台，试件如异形，则可根据具体的几何形状自行设计制造专用夹具(我公司备有各种形状的试台，用户可以根据需要选购)，使硬度测试具有准确的示值。 3 一定要匀速转动变荷手轮，来改变主试验力大小，这样测得的硬度值才更准确。