洛氏硬度计表面洛氏硬度适用于各种金属材料的硬度测定,其试验法是以在试验力的作用下,将压头压入试样表面,卸除试验力后,测量试样表面压痕深度的方法表示材料的硬度值,因其原理简单,操作方便迅速,无需通过其他计算转换即可获得测量结果。并且使用的试验力较小,故试样表面所产生的压痕较小,可视为无损检测。洛氏硬度及表面洛氏硬度使用两种压头与三种试验力,用不同的压头和不同的试验力可组合出多种硬度试验标尺,满足较大范围的硬度测量要求,是目前使用广泛硬度试验方法,在科研部门和工业企业应用于测定材料机械性能、检验产品质量和工艺过程的控制。

    1.洛氏硬度压头主要类型

    洛氏硬度及表面洛氏硬度主要使用两种压头,分别为金刚石压头和钢球压头,金刚石压头形状为圆锥角120°、顶端球面半径012mm的金刚石圆锥体,钢球压头是直经为115875mm(1/16in)的钢球。试验过程中压头在试验力的作用下压入试样表面,压头作为直接作用与试样的部件,其几何尺寸的偏差对硬度示值影响很大。

    2.金刚石圆锥体压头的影响金刚石圆锥体压头的主要技术指标是圆锥角为120°、顶端球面半径为012mm，如果金刚石圆锥体压头圆锥角或顶端球面半径发生变化,根据洛氏硬度及表面洛氏硬度试验原理可得:当圆锥角变大或顶端球面半径变大,则残留压痕深度变小,则硬度示值变高;反之,当圆锥角变小或顶端球面半径变小,则残留压痕深度变大,则硬度示值变低。

    金刚石圆锥体压头圆锥角的偏差对硬度值的影响可由经验公式(1)求出。

    ΔHRC=K(α-120°)(1)式中:ΔHRC—所引起的硬度误差值(HR);α—圆锥角的测量值(°):K—分段系数分段系数对不同硬度范围取值不同,对HRC低值(HRC20～35)为1132,对HRC中值(HRC35～50)为0195,对HRC高值(HRC50～70)和HRA为0154。

    金刚石圆锥体压头顶端球面半径的偏差对硬度值的影响可由经验公式(2)求出。

    ΔHRC=R(r-200)(2)式中:ΔHRC—所引起的硬度误差值(HR);r—顶端球面半径的测量值(μm):R—分段系数。分段系数对不同硬度范围取值不同,对HRC低值(HRC20～35)为0102,对HRC中值(HRC35～50)为0103,对HRC高值(HRC50～70)和HRA为0104。

    3钢球压头的影响

    钢球压头是直经为115875mm(1/16in)的钢球,其直径的偏差或球体磨损变形同样对硬度值造成影响,根据洛氏硬度及表面洛氏硬度试验原理可知,当钢球直径比名义值大,则残留压痕深度变小,硬度示值就变高;反之,当钢球直径变小,则残留压痕深度变大,硬度示值就变低。

    钢球压头直径的偏差情况如图4所示。

    钢球压头直径的偏差对硬度值的影响结果可由经验公式(3)求出。

    ΔHRB=01466(130-HRB)ΔD(3)式中:ΔHRB—所引起的硬度误差值(HR);ΔD—钢球直径的偏差值(mm)。

    4使用中压头的检查

    在日常进行洛氏与表面硬度试验或检定时,如果出现硬度值异常偏高或偏低,而通过检查硬度计其他机构未查出原因,则可怀疑硬度压头损坏,特别是出现意外碰撞或冲击及使用不当,压头是容易遭受到损伤的部件。当金刚石压头或钢球压头出现崩角,其圆弧半径就变小,则硬度值就降低,当金刚石压头出现崩尖或钢球压头磨损,其圆弧半径就变大,则硬度值就升高。有条件的话,压头的几何形状可使用不低于50倍的显微镜观察,如果实验室配备投影仪或大型工具显微镜,可对压头的几何尺寸进行测量,如发现压头出现损坏或超差应及时更换。根据JJG112-2003《洛氏硬度计检定规程》规定,洛氏硬度压头几何尺寸应满足以下技术指标。

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