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金屬材料的洛氏硬度試驗(yàn)

2010-08-25

                                                            金屬材料的洛氏硬度試驗(yàn)

1、洛氏硬度試驗(yàn)的意義

     洛氏硬度試驗(yàn)是一種根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的缺口硬度測試。它的全世界范圍的采用則是由于其試驗(yàn)方法提供了許多優(yōu)勢。這種測試是快速的，廉價(jià)的，并相對無破壞性的，僅僅是應(yīng)用在材料上的小缺口上。在洛氏硬度機(jī)器上的簡單的操作性也提供了更多的優(yōu)點(diǎn)，洛氏硬度試驗(yàn)通常不要求非常熟練的操作員。為了與其他材料特性相關(guān)，洛氏硬度試驗(yàn)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(yàn)通常對于原料的挑選，工藝和質(zhì)量控制，以及民用產(chǎn)品的驗(yàn)收測試很有益處。因此，在今天的生產(chǎn)設(shè)施中，幾乎每種試驗(yàn)環(huán)境中都可以找到洛氏硬度機(jī)器的使用，從某些生產(chǎn)設(shè)備的熱、油滑環(huán)境，到環(huán)境可控的冶金相學(xué)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。

2、洛氏硬度壓痕試驗(yàn)原理

     洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，其他的作為樣例布式硬度試驗(yàn)。大多數(shù)壓痕硬度試驗(yàn)是測量當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的原料被一種特殊的硬度試驗(yàn)壓頭穿透時(shí)的變形的。在洛氏硬度試驗(yàn)的情況下，將在硬度試驗(yàn)壓頭上以指定的速率、和指定的停留時(shí)間來應(yīng)用兩種級別的壓力，如洛氏硬度C標(biāo)度（HRC）試驗(yàn)的圖1所示。不象布氏硬度和維氏硬度試驗(yàn)，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(huán)中的兩個(gè)特殊時(shí)期壓頭的深度差異的基礎(chǔ)上的，如圖1的X標(biāo)記處所示。因?yàn)橛捕戎凳且蕾囉谠囼?yàn)方法的定義，沒有其他可供選擇的方法測量系統(tǒng)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(yàn)程序是相同的，不管洛氏硬度標(biāo)記或正在使用的壓頭。壓頭被接觸到試驗(yàn)用到的材料，以及壓頭上應(yīng)用一種預(yù)備的壓力（正常下參考小負(fù)載）。這種初始壓力通常在一定的停留時(shí)間內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，持續(xù)到壓頭的深度被測量之后。測量完后，將加上一個(gè)額外的壓力量，并以一定的速率增加外力直到達(dá)到所要求的合力（參考基本負(fù)載）。合力保持一段時(shí)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(yàn)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(jì)算洛氏硬度值。

對于許多舊的洛氏硬度機(jī)器模型來說，操作員必須多數(shù)用手來操作或所有的試驗(yàn)程序的步驟。而今天許多新的機(jī)器能自動(dòng)地執(zhí)行整個(gè)洛氏試驗(yàn)。 

3、洛氏硬度標(biāo)度

     許多生產(chǎn)產(chǎn)品由不同類型的不同硬度的金屬和合金組成。為了調(diào)節(jié)這些不同產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了幾種不同的壓頭與一定標(biāo)準(zhǔn)范圍的力能級共同使用以滿足試驗(yàn)要求。每種壓頭類型的合并和外力級別已經(jīng)被指明作為一種獨(dú)特的洛氏硬度標(biāo)度。ASTM（美中試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)）定義了三十個(gè)不同洛氏硬度標(biāo)度，如表1所示。洛氏硬度標(biāo)度被分成兩類：規(guī)則的洛氏標(biāo)度和表面洛氏標(biāo)度。兩種試驗(yàn)范疇使用同一類型的壓頭。規(guī)則的洛氏標(biāo)度使用重力級別。對于這些標(biāo)度，初始壓力級是98.07 牛頓（N） (10 kgf)，和標(biāo)準(zhǔn)合力級可能是588.4N（60kgf），980.7 N (100 kgf) or 1471 N (150 kgf)。表面洛氏標(biāo)度使用較輕的壓力級，典型地為在稀薄的原料上的應(yīng)用。對于表面洛氏標(biāo)度來說，初始壓力級是29.42 N (3 kgf)，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)度由ASTM（美中試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)）推薦的典型應(yīng)用。
 

4、洛氏硬度值

     洛氏硬度測量將得到洛氏硬度值，這個(gè)值沒有單位。洛氏硬度值是在當(dāng)保持初始試驗(yàn)力的情況下，通過技術(shù)應(yīng)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(shù)是依賴于壓痕類型和所應(yīng)用的各級壓力的特殊合并而得到的。