洛氏布氏维氏硬度计的测试原理.doc

硬度计的种类很多,这里重点介绍最常用的洛氏、布氏、维氏硬度计的测试原理。
一、洛氏硬度的测量原理
     洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大,材料越软;压入的浓度越小,材料越硬。图14-1表示了洛氏硬度的测量原理。
 
图中:
0-0:未加载荷,压头未接触试件时的位置。
1-1:压头在预载荷P0()作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所引起的弹形变形和塑性变形。
2-2:加主载荷P1后,压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。
3-3:去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置,压头压入试样的深度为h1。由于P1所产生的弹性变形被消除,所以压头位置提高了h,此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。实际代表主载P1造成的塑性变形深度。
    h值越大,说明试件越软,h值越小,说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念,人为规定,用一常数K减去压痕深度h的数值来表示硬度的高低。,用符号HR表示,则洛氏硬度值为:
 
 
     为了扩大洛氏硬度的测量范围,可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。洛氏硬度共有15种标度供选择,它们分别为:HRA,HRB,HRC,HRD,HRE,HRF,HRG,HRH,HRK,HRL,HRM,HRP,HRR,HRS,HRV。其中常用的几种标度列表如下:
 
 
 
表14-1    各种洛氏硬度值的符号及应用
标度符号
压头
总载荷
N(kg)
表盘上
刻度颜色
常用硬度
值范围
应用举例
HRA
金刚石圆锥
(60)
黑色
70~85
碳化物、硬质合金、表面淬火钢等
HRB

981(100)
红色
25~100
软钢、退火钢、铜合金
HRC
金刚石圆锥
(150)
黑色
20~67
淬火钢、调质钢等
HRD
金刚石圆锥
981(100)
黑色
40~77
薄钢板、中等厚度的表面硬化工件
HRE

981(100)
红色
70~100
铸铁、铝、镁合金、轴承合金
HRF

(60)
红色
40~100
薄板软钢、退火铜合金
HRG

(150)
红色
31~94
磷青铜、铍青铜
HRH

(60)
红色
 
铝、锌、铅
 
 
二、布氏硬度的测量原理
    选择一事实上的载荷P,把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间,然后卸去载荷,测量钢球在试样表面压出的压痕直径d,计算出压痕面积,算出载荷P与压痕面积的比值,这个比值所表示的硬度就是布氏硬度,用符号HB表示。布氏硬度的测量原理如图11-2所示。设压痕的深度为h,则压痕的球冠面积为:
 
 (14-2)
 
 
式中:P——测试用的载荷(kg);
         D——压头钢球的直径(mm);