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金屬洛氏硬度測試方法及優缺點

洛氏硬度破壞性測試方法：

   在洛氏硬度測試中，硬度的度量不是壓痕表面，而是壓痕深度。壓角為120°且端面半徑為0.2 mm的硬質合金球或圓形金剛石圓錐都可以用作壓頭。壓痕深度可以通過測試儀的移動路徑直接從百分表讀取。

上圖：用于洛氏硬度測試的金剛石壓頭

在洛氏硬度測試中，將壓頭壓入要測試的材料中。壓痕深度是硬度的度量！
  洛氏硬度測試的測量過程分三個步驟進行。首先，將壓頭以98N的所謂初始試驗力(預緊力)F0放置在要測試的表面上。通過這種方式，可以補償樣品中可能的凝固過程以及測量儀器中任何間隙的影響。在短暫施加預測試力之后，將千分表設置為零（參考水平）。然后可以確定實際的硬度值。

上圖：洛氏硬度測試過程

  除了預載外，還施加了實際的測試負荷F1，并且硬度計壓頭以總力F = F0 + F1穿透了材料。根據壓頭和要測試的材料，從表簿中獲取要設置的測試負載。
  在壓頭以給定的總力壓入材料后，再次去除測試力F1。至此，材料僅受到預載荷F0的壓力，壓頭因樣品的彈性材料性能而再次略微升高。但是，仍然與樣品接觸。結果測量在保持預緊力F0的情況下剩余的壓痕深度h（以毫米為單位），并將其用于確定硬度值。
  根據壓頭（菱形錐或硬質合金球），可以使用以下公式確定無單位硬度值HR：
  HRC,HRA=100?h/0,002     金剛石壓頭的洛氏硬度
  HRB,HRF=130?h/0,002     硬質合金球的洛氏硬度

用金剛石錐狀壓頭測試

  對于金剛石錐體，硬度值是從0.2毫米的參考深度獲得的。根據穿透的壓頭到達該參考深度的距離，為材料指定相應的硬度。壓頭完全穿透到參考深度顯然意味著非常柔軟的材料。硬度值為0。但是，如果菱形圓錐體根本不穿透材料，則表示存在非常堅硬的材料，將硬度值指定為100。刻度按照0.002 mm（2 μm）的偶數細分，因此達到參考深度的一半（Rockwell硬度值50）也對應于硬度值上限的一半。當使用金剛石錐時，洛氏標尺因此分為100度硬度。
  菱形錐的測試方法特別適用于非常硬的材料，例如淬硬或回火的鋼。除特殊程序外，預載為98 N（10 Kgf）。實際測試負載可能會因應用程序而異。

 在方法C中，樣品承受1373 N（140 Kgf）的測試載荷。但是，特別是在測試薄板時，由于高的測試力，材料可能只會在相反的一側凸出，從而使測量結果失真。因此，將變體A引入金剛石錐體測試中，該測試器在減小的測試力490 N（50 Kgf）下工作。此外，還有一種較不常見的變體D，其硬度值是使用883 N（90 Kgf）的測試負荷確定的。為了確定，還使用了公式（HRC，HRA）。

  請注意，實際上，洛氏硬度不是由上面的公式確定，而是直接從校準的標尺讀取。

上圖：百分表用于確定洛氏硬度值

用硬質合金球測試

  但是，當測試相對較軟的材料時，菱形圓錐體會太深地滲透到材料中，并位于0.2毫米的參考深度之外。因此，用硬質合金球對軟表面進行測試，并且參考深度擴展到0.26 mm。但是，保持了以0.002mm為單位的硬度等級的劃分。當使用硬質合金球時，這導致硬度值在理論范圍0（完全壓痕深度為0.26 mm）至130（無壓痕深度）的范圍內。
  在使用硬質合金球進行硬度測試時，主要區別在于工藝變量B和F。與金剛石錐體測試相反，它們適用于較軟的金屬，例如建筑鋼或黃銅。球的直徑為1.5875毫米（= 1/16英寸）。在所有工藝方案中，預載均為98 N（10 Kgf）。程序僅在實際測試負載上有所不同。在型號B中，測試負載為883 N（90 Kgf），在型號F中，測試負載為490 N（50 Kgf）。由于降低了測試負荷，工藝方案F特別適用于非常柔軟的材料，例如銅或薄板。

洛氏硬度值的可比性

  不同工藝變量獲得的硬度值無法相互比較。另外，用某種加工方法獲得的硬度值須在一定范圍內。對于超出此范圍的值，應更改方法，因為壓頭已太強或太弱地穿透了材料。
  HRC: 20-70
  HRA: 20-88
  HRB: 20-100
  HRF: 60-100

洛氏硬度測試的優點和缺點

  洛氏硬度測試的優勢是相對較短的測試時間和良好的自動化能力，因為測量值直接從壓痕深度確定，而無需在顯微鏡下進行光學測量。因此，該過程特別適合于自動化生產。
洛氏硬度方法的缺點是深度范圍相對較小。即使材料中的微小壓痕也可能導致壓痕深度和硬度值的明顯偏差。另外，由于深度的微小差異，很難區分硬度值高的材料。

洛氏硬度值指示

  洛氏硬度的符合標準的規范包括硬度值和測試方法。

上圖：符合標準的洛氏硬度值指示