钢材洛氏硬度测试-测博士

一、测试原理

洛氏硬度测试基于压痕原理，通过测量压头在一定载荷下压入材料表面形成的压痕深度来确定硬度值。

• 压头类型：常用金刚石圆锥压头（适用于硬材料）或钢球压头（适用于软材料）。

• 载荷分级：分为初载荷（一般为 10kgf）和主载荷（根据不同标尺选择，如 60kgf、100kgf、150kgf 等）。

• 硬度值计算：硬度值（HR）与压痕深度成反比，公式为：(HR = K - rac{h}{0.002})其中，K为常数（金刚石压头时(K=100)，钢球压头时(K=130)），h为压痕深度（单位：mm）。

二、测试设备

• 洛氏硬度计：主要由机架、压头装置、载荷施加系统、测量指示系统（如表盘或数字显示）组成。

• 辅助工具：试样支撑台、砂纸（用于打磨试样表面）、标准硬度块（用于设备校准）。

三、测试步骤

1. 试样准备

• 试样表面应光滑、平整，无氧化皮、油污等杂质，打磨至粗糙度 Ra≤1.6μm。

• 试样厚度需至少为压痕深度的 10 倍，避免测试时产生变形。

2. 设备校准

• 使用标准硬度块校准硬度计，确保测量精度。若校准结果偏差超过允许范围（如 ±1HR），需调整设备或更换压头。

3. 安装压头与试样

• 根据材料硬度选择合适的压头和标尺（如钢材常用 HRC 标尺，金刚石压头 + 150kgf 主载荷）。

• 将试样平稳放置在支撑台上，确保压头与试样表面垂直。

4. 施加载荷

• 先施加初载荷（10kgf），使压头与试样紧密接触，调整指针或数字显示至零位。

• 缓慢施加主载荷，保持规定时间（一般为 4~8 秒），确保压痕稳定。

• 卸除主载荷，保留初载荷，读取此时的硬度值。

5. 数据记录与处理

• 在试样不同位置测试 3~5 次，取平均值作为结果，避免表面不均匀性影响。

• 相邻测试点间距应不小于 3mm，距试样边缘不小于 2mm。

四、常用标尺及适用范围

五、影响测试结果的因素

1. 试样因素

• 表面状态：粗糙或氧化的表面会导致压痕深度测量误差。

• 厚度与刚度：试样过薄或刚度不足会使压痕深度偏大，硬度值偏低。

• 内部组织：材料偏析、晶粒不均匀等会导致测试结果分散。

2. 设备因素

• 压头磨损：金刚石压头尖端磨损会使压痕深度减小，硬度值偏高。

• 载荷精度：载荷不准确直接影响压痕深度，需定期校准。

3. 操作因素

• 压头与试样垂直度：倾斜会导致压痕面积增大，硬度值偏低。

• 载荷施加速度：过快会产生冲击，过慢会延长测试时间，均可能影响结果。

六、注意事项

• 安全操作：避免压头碰撞，装卸试样时需关闭载荷。

• 环境要求：测试应在室温（23±5℃）下进行，避免振动和温度波动。

• 结果判定：若测试值超出标尺范围（如 HRC>70 或 < 20），需更换标尺或方法（如改用维氏硬度）。

• 设备维护：定期清洁压头和支撑台，检查载荷系统的灵敏度。

七、应用场景

• 质量控制：钢材生产过程中检测淬火、回火等热处理后的硬度均匀性。

• 材料验收：验证钢材是否符合标准（如 GB/T 230.1、ISO 6508 等）。

• 失效分析：分析钢材零件断裂、磨损等失效原因时的硬度检测。