洛氏硬度計表面洛氏硬度適用于各種金屬材料的硬度測定,其試驗法是以在試驗力的作用下,將壓頭壓入試樣表面,卸除試驗力后,測量試樣表面壓痕深度的方法表示材料的硬度值,因其原理簡單,操作方便迅速,無需通過其他計算轉(zhuǎn)換即可獲得測量結(jié)果。并且使用的試驗力較小,故試樣表面所產(chǎn)生的壓痕較小,可視為無損檢測。洛氏硬度及表面洛氏硬度使用兩種壓頭與三種試驗力,用不同的壓頭和不同的試驗力可組合出多種硬度試驗標(biāo)尺,滿足較大范圍的硬度測量要求,是目前使用廣泛硬度試驗方法,在科研部門和工業(yè)企業(yè)應(yīng)用于測定材料機(jī)械性能、檢驗產(chǎn)品質(zhì)量和工藝過程的控制。

    1.洛氏硬度壓頭主要類型

    洛氏硬度及表面洛氏硬度主要使用兩種壓頭,分別為金剛石壓頭和鋼球壓頭,金剛石壓頭形狀為圓錐角120°、頂端球面半徑012mm的金剛石圓錐體,鋼球壓頭是直經(jīng)為115875mm(1/16in)的鋼球。試驗過程中壓頭在試驗力的作用下壓入試樣表面,壓頭作為直接作用與試樣的部件,其幾何尺寸的偏差對硬度示值影響很大。

    2.金剛石圓錐體壓頭的影響金剛石圓錐體壓頭的主要技術(shù)指標(biāo)是圓錐角為120°、頂端球面半徑為012mm，如果金剛石圓錐體壓頭圓錐角或頂端球面半徑發(fā)生變化,根據(jù)洛氏硬度及表面洛氏硬度試驗原理可得:當(dāng)圓錐角變大或頂端球面半徑變大,則殘留壓痕深度變小,則硬度示值變高;反之,當(dāng)圓錐角變小或頂端球面半徑變小,則殘留壓痕深度變大,則硬度示值變低。

    金剛石圓錐體壓頭圓錐角的偏差對硬度值的影響可由經(jīng)驗公式(1)求出。

    ΔHRC=K(α-120°)(1)式中:ΔHRC—所引起的硬度誤差值(HR);α—圓錐角的測量值(°):K—分段系數(shù)分段系數(shù)對不同硬度范圍取值不同,對HRC低值(HRC20～35)為1132,對HRC中值(HRC35～50)為0195,對HRC高值(HRC50～70)和HRA為0154。

    金剛石圓錐體壓頭頂端球面半徑的偏差對硬度值的影響可由經(jīng)驗公式(2)求出。

    ΔHRC=R(r-200)(2)式中:ΔHRC—所引起的硬度誤差值(HR);r—頂端球面半徑的測量值(μm):R—分段系數(shù)。分段系數(shù)對不同硬度范圍取值不同,對HRC低值(HRC20～35)為0102,對HRC中值(HRC35～50)為0103,對HRC高值(HRC50～70)和HRA為0104。

    3鋼球壓頭的影響

    鋼球壓頭是直經(jīng)為115875mm(1/16in)的鋼球,其直徑的偏差或球體磨損變形同樣對硬度值造成影響,根據(jù)洛氏硬度及表面洛氏硬度試驗原理可知,當(dāng)鋼球直徑比名義值大,則殘留壓痕深度變小,硬度示值就變高;反之,當(dāng)鋼球直徑變小,則殘留壓痕深度變大,硬度示值就變低。

    鋼球壓頭直徑的偏差情況如圖4所示。

    鋼球壓頭直徑的偏差對硬度值的影響結(jié)果可由經(jīng)驗公式(3)求出。

    ΔHRB=01466(130-HRB)ΔD(3)式中:ΔHRB—所引起的硬度誤差值(HR);ΔD—鋼球直徑的偏差值(mm)。

    4使用中壓頭的檢查

    在日常進(jìn)行洛氏與表面硬度試驗或檢定時,如果出現(xiàn)硬度值異常偏高或偏低,而通過檢查硬度計其他機(jī)構(gòu)未查出原因,則可懷疑硬度壓頭損壞,特別是出現(xiàn)意外碰撞或沖擊及使用不當(dāng),壓頭是容易遭受到損傷的部件。當(dāng)金剛石壓頭或鋼球壓頭出現(xiàn)崩角,其圓弧半徑就變小,則硬度值就降低,當(dāng)金剛石壓頭出現(xiàn)崩尖或鋼球壓頭磨損,其圓弧半徑就變大,則硬度值就升高。有條件的話,壓頭的幾何形狀可使用不低于50倍的顯微鏡觀察,如果實驗室配備投影儀或大型工具顯微鏡,可對壓頭的幾何尺寸進(jìn)行測量,如發(fā)現(xiàn)壓頭出現(xiàn)損壞或超差應(yīng)及時更換。根據(jù)JJG112-2003《洛氏硬度計檢定規(guī)程》規(guī)定,洛氏硬度壓頭幾何尺寸應(yīng)滿足以下技術(shù)指標(biāo)。

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