布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材,不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。
用锥顶角为120°的金刚石圆锥或Ø1.588mm和Ø3.176mm淬火钢球作压头和载荷配合使用,在10kgf初载荷和60、100或150kgf力总载荷(即初载荷加主载荷)先后作用下压入试样,在总载荷作用后,以卸除主载荷而保留主载荷时的压入深度与初载荷作用下压入深度之差来表示硬度。
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。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。常用的有HRA、HRB和HRC三种,其中HRC应用最广。
常用洛氏硬度试验规范表
硬度 符号 |
压头类型 |
总试验力 F/N(kgf) |
硬度 范围 |
应用举例 |
HRA |
120°金刚石 圆锥 |
588.4(60) |
20~88 |
硬质合金、碳化物、 浅层表面硬化钢等 |
HRB |
Ø1.588mm 淬火钢球 |
980.7(100) |
20~100 |
退火、正火钢、铝合 金、铜合金、铸铁 |
HRC |
120°金刚石 圆锥 |
1471(150) |
20~70 |
淬火钢、调质钢、深 层表面硬化钢 |
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;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,因此一般应改用HRA标尺。
洛氏硬度试验操作简便、迅速、压痕小,可测试成品表面及较硬、较薄的工件。因压痕小,对于组织和硬度不均匀的材料,硬度值波动较大,准确性不如布氏硬度高。洛氏硬度用于测定钢铁、有色金属、硬质合金等的硬度。
维氏硬度测量原理与布氏硬度相似。采用相对面夹角为136°金刚石正四棱锥压头,以规定的试验力F压入材料的表面,保持规定时间后卸除试验力,用正四棱锥压痕单位表面积上所受的平均压力表示硬度值,标记符号为HV。
维氏硬度测量范围大,可测量硬度为10~1000HV范围的材料,压痕小,一般用来测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。
用一定质量的装有碳化钨球头的冲击体,在一定力的作用下冲击试件表面,然后反弹。由于材料硬度不同,撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料,当冲击体上下运动时,其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号,再通过电子线路转换成里氏硬度值,符号标记为HL。
里氏硬度仪无需工作台,其硬度传感器小如一只笔,可用手直接操作,无论是大、重型工件还是几何尺寸复杂的工件都能容易地检测。
里氏硬度另外一个优点是对产品表面损伤很轻,有时可作为无损检测;对各个方向,窄小空间及特殊部位硬度测试具有独特性。