洛氏硬度（HR）

（1）        洛氏硬度试验的基本原理

洛氏硬度试验常用的压头有两种：一种是顶角为120的金刚石圆锥，另一种是直径为1”/16（1.588mm）的淬火钢球。据金属材料软硬程度不同，可选用不同的压头和负荷配合使用，最常用的是HRA、HRB、和HRC。这三种压头、负荷及应用范围可参考表5-2。

表5-2  三种压头、负荷及应用范围表

图5-3  洛氏硬度实验原理图

洛氏硬度测定时，需先后两次施加负荷（初负荷和主负荷），施加初负荷的目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确，图5-3中0-0为末加上主负荷的位置，1-1为加上10kgf初负荷后的位置，此时压入深度为h₁，2-2位置为加上主负荷后的位置，此时使压入深度为h₂，h₂包括由加荷所引起的弹性变形和塑性变形。卸荷后，由于弹性变形恢复，压头提高到3-3位置，此时压头的实际压入深度为h₃。洛氏硬度就是以主负荷所引起的残余压入深度（h=h₃-h₁）来表示的，但这样直接以压入深度的大小表示硬度，将会出现硬的金属硬度小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏强度所表示的硬度大小的概念相矛盾。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，故需用一常数（K）减去（h₃-h₁）的差值表示洛氏硬度值。为简便起见又规定每0.002mm的压入深度作为一个硬度单位（即表盘上一小格）。

洛氏硬度值的计算公式如下：

式中的常数K，当采用金刚石圆锥时，K=0.2（用于HRA、HRC），采用钢球时，K=0.26（用于HRB）。

为此，上式可写为：

(2)   洛氏硬度试验机的技术要求

1）  被测金属表面必须平整光洁。

2）  试样厚度应不低于压入深度的10倍。

3）  两相邻压痕及压痕距试样边缘的距离均不应小于3mm。

4）  加初负荷时，应谨防试样与金刚石压头突然碰撞，以免将金刚石压头碰坏。

(3)   洛氏硬度试验机的结构及操作

HB-150型洛氏硬度试验机的结构如图5-4所示。

图5-4  HB-150型洛氏硬度试验机结构图

它是由加卸负荷和测量两部分组成的。前者都是利用杠杆和砝码，后者是用百分表测量压痕深度的，即洛氏硬度值可直接由百分表盘上读出。

实验时，先将试样置于试样台上，并对准压头，顺时针转动手轮，使试样上升与压头接触，继续缓慢转动手轮使百分表刻度盘上的短时针顺时针转动直到对准红点，然后再转动表盘使表盘上的长针对准0点，此时，压头利用弹簧压缩的方法将10kgf的负荷加到了试样上，然后将负荷手柄缓慢向后推（4~5秒钟），于是主负荷加到试样上，主负荷加上后，长针由转动到停止，待持续一秒后，再将负荷手柄向前拉，回到原始位置，待长针停止转动后，长针所指示的读数即为该材料的硬度值。

最后，逆时针回转手轮，使试样台下降，取下试样，放回原处。

三．实验报告要求

1．  简述布氏、洛氏硬度试验原理。

2．  如何测定金属材料的布氏、洛氏硬度值？

3．  进行试验时，应注意哪些基本要求？

 

第二篇：洛氏硬度实验报告

、实验目的

1.了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。

2.学会正确使用硬度计。

二、实验说明

1 、概述

硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。与其它力学性能相比，硬度实验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。常用的硬度试验方法有： 布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。 洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。 维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。 显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。

2 、布氏硬度试硷

（１）原理用载荷P把直径为D的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积A，然后再计 算出单位面积所受的力（ P/A值），用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB表示。布氏硬度试验原理如图1 所示。 设压痕深度为 h，则压痕的球面积为 A=π Dh=πD 试中 P——施加的载荷，kg； D——压头（钢球）直径 mm； A——压痕面积， mm 2 ； d——压痕直径， mm。 3 、洛氏硬度试验

（1）原理：洛氏硬度试验是用特殊的压头（金刚石压头或钢球压头）在先后施加的两个载荷（预载荷和总载荷）的作用下压入金属表面来进行的。总载荷P为预载荷P 0 和主要载荷P 1 之和，即 P= P 0 + P 1 洛氏硬度值是施加总载荷P并卸除主载荷P 1 引起的残余压入深度e来计算（图2）。图中 h 0 表示在预载荷 P 0 作用下，压头压入被试材料的深度；h 1 表示施加总载荷P并卸除主载荷P 1 ，但仍保留预载荷P 0 时，压头压入被试材料的深度。 深度差e= h 1 + h 0 ，该值用来表示被测材料硬度的高低。在实际应用中，为了使硬材料测出的硬度值比软材料的硬度值高，并符合一般的习惯，将被测材料的硬度值用公式加以适当变换，即 HR=K-h 1 -h 0 /C 试中 K ――常数，其值在采用金刚石压头时为0.2，采用钢球压头时为0.26； C——常数，代表指示器读数盘每一刻度相当于压头压入被测材料的深度，其值为0.002mm; HR——标注洛氏

硬度的符号，当采用金刚石压头及150 kg的总载荷时应标注HRC，当采用钢球压头及100kg，总载荷试验时，则应标注HRB。 HR值为一无名数，测量时可直接由硬度计表盘读出，表盘上有红﹑黑两种刻度，红线刻度的30和黑线刻度的0相重合，如图13.4所示。

三、实验内容及方法指导

（1）布氏硬度试验测定。

（2）洛氏硬度试验测定。

（3）试验方法指导。 学生分成若干组，利用备好的硬度试块或试样，在硬度计上测定其相应硬度值，使之学 会硬度计的使用方法。

四、实验所用设备及材料

（1）布氏硬度计

（2）读数放大镜

（3）洛氏硬度计

（4）硬度试块若干

（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。 （ 6）ф 20×10mm的 20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。 五、实验注意事项

（1）试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测定。

（2）圆柱形试样应放在带有“V"形槽的工作台上操作，以防试样滚动。

（3）加载时应细心操作，以免损坏压头。

（4）测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。

（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。 （6）应根据硬度实验机的使用范围，按规定合理选用不同的载荷和压头，超过使用范围，将不能获得准确的硬度值。

六、实验报告要求

（1）简述布氏和洛氏硬度试验原理。

（2）测定碳钢（20﹑45﹑ 60﹑T8﹑T12）退火试样的布氏硬度值（HBS）。 （ 3）测定碳钢（45﹑T8﹑T12）正火及淬火试样的洛氏硬度值（HRC）。 （ 4）测定45钢调质试样的洛氏硬度值（HRC）。