洛氏硬度实验报告

一、        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 (2)

       洛氏硬度实验报告

一、       实验目的

1、              了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2、  了解布氏、洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。

二、       实验原理

(一) 洛氏硬度试验的基本原理

    洛氏硬度属于压入硬度法，但它不是测定压痕面积，而是根据压痕深度来确定硬度值指标。其试验原理如图3-3所示。

洛氏硬度的试验原理：用金刚石圆锥体压头或一定直径的钢球压头，在初试验力F0和主试验力F1先后作用下，压入试样表面，保持一定时间，卸除主试验力，保留初试验力，此时的压入深度为h1，在初试验力作用下的压入深度为h0，它们之差e(h1—h0)来表示压痕深度的永久增量。每压入0.002mm为一个洛氏硬度单位。（图1）1.3洛氏硬度的计算公式：HRA、C=100—(e/0.002)

HRB=130—(e/0.002)

、

洛氏硬度试验所用压头有两种：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。根据金属材料软硬程度不一，可选用不同的压头和载荷配合使用，最常用的是HRA、HRB和HRC。这三种洛氏硬度的压头、负荷及使用范围列于表3-2。

表3-2  常见洛氏硬度的试验规范及使用范围

表注： (1)金刚石圆锥的顶角为120°+30'，顶角圆弧半径为0.21±0.01mm

(2)初负荷均为10公斤

洛氏硬度测定时，需要先后两次施加载荷（初载荷及主载荷），预加载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3-3中0-0位置为未加载荷时的压头位置，1-1位置为加上10 Kgf预加载荷后的位置，此时压入深度为h₁，2-2位置为加上主载荷后的位置，此时压入深度为h₂，h₂包括由加载所引起的弹性变形和塑性变形，卸除主载荷后，由于弹性变形恢复而稍提高到3-3位置，此时压头的实际压入深度为h₃。洛氏硬度就是以主载荷所引起的残余压入深度（h=h₃-h₁）来表示。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值小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏硬度所标志的硬度值大小的概念相矛盾。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，采用一常数（K）减去（h₃-h₁）的差值表示硬度值。为简便起见又规定每0.002mm压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上一小格）。

洛氏硬度值的计算公式如下：

    式中：

h₁——预加载荷压入试样的深度（mm）；

h₃——卸除主载荷后压入试样的深度（mm）；

K——常数，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）。

    因此上式可改为：

    HRC（或HRA）＝

    HRB＝

   （二）洛氏硬度试验机的结构和操作

三  实验设备

    HRS-150数显洛氏硬度计

四  实验步骤

     硬度计放置妥当后，先将机体固定螺钉拆除，再旋出4 只上盖螺钉（5），用吸钩按在上盖，然后取出上盖（6），将机体内扣住测量杠杆（1）上的橡皮筋解去（图6），以及主杠杆（2）尾部的扎带（图4），及时盖上上盖防止灰尘入内。逆时针转动旋轮(1)，取出升降丝杆上垫块，从升降丝杆上拔出其最上面的保护罩（2），取下另外2 只保护罩，将升降丝杆上的防锈油擦尽，涂上少量薄质机油润滑。然后安装好保护罩，放上试台（3）。最后打开后盖（8），将固定活动部件的白纱带以及砝码（6）（9）和连杆部分下面的橡皮垫块去除（4）。

根据试件的硬度测试要求来选择标尺，依据标尺确定总试验力。匀速转动变荷手轮（11），来改变主试验力大小。将压头(4)安装在测杆孔中，贴紧支承面，把压头紧固螺钉(11)略为拧紧，将试件放在试台上。

顺时针转动旋轮(1)，升降丝杆上升，压头与试件接触时，缓慢平稳上升丝杆，直到显示窗口Ⅰ显示295～305 之间，硬度计开始加荷→保荷→卸荷，自动完成测试过程。注意：如显示窗口数值超过305，本机则发出“滴……”声报警。这时，下降丝杆，试件移动测试位置，重新进行测试。当硬度计主试验力完全卸除后，听到“滴”声，显示窗口所显示的数值即为硬度值。此时才可以逆时针旋转旋轮使压头脱离被测试件，本机自动复零，则一次试验循环结束。 如需继续测试则可循环操作。

五   实验数据

六  实验注意事项

1 被测试件的表面应平整光洁，不得带有污物、氧化皮、凹坑及显著的加工痕迹，试件的支撑面和试台应清洁，保持良好密合，试件的厚度约大于10 倍压痕深度

2 根据试件的形状，尺寸大小来选择合适的试台，试件如异形，则可根据具体的几何形状自行设计制造专用夹具(我公司备有各种形状的试台，用户可以根据需要选购)，使硬度测试具有准确的示值。

3  一定要匀速转动变荷手轮，来改变主试验力大小，这样测得的硬度值才更准确。