Page 22 - 理化检验-物理分册2019年第六期

周志超, 等: 金属材料洛氏硬度试验新标准解析

头、 硬度块分成不同的等级, 不同等级直接检验的周期 还有一点实验室在日常试验过程中需要注意,
和地点要求也不同 .碳化钨合金球形压头与钢球压 ２０１８ 版标 准 中 球 形 压 头 的 硬 度 符 号 后 面 都 加 了
[ ２ ]
头相比具有更高的强度和硬度, 不易变形, 钢球压头强 “ W ”, 代表压头材料为碳化钨合金.
度和硬度如达不到计量检定标准的要求, 使用过程中 １．４ 试样表面粗糙度
容易产生变形, 形成椭圆体, 其几何尺寸超差, 当被测 ２００９版标准中建议试样表面粗糙度 R a 不大于
金属表面与椭圆体钢球的短轴垂直时, 容易造成压痕 １．６ μ m , ２０１８版标准中删除了对试样表面粗糙度的要
[ ３ ]
变浅, 从而导致试验测得的结果比实际值偏大 . 求.由于洛氏硬度在理论上是以平面为基准的, 对于
１．２ 试验原理 凹凸不平的表面, 即表面粗糙度较大的表面, 在相同
试验力作用下较表面粗糙度小的表面压头压入深度
将特 定 尺 寸、 形 状 和 材 料 的 压 头 按 照 GB / T
２３０．１－２０１８中第７章的规定分两级试验力压入试样 要更大一些, 因此测得的洛氏硬度值偏低.随着试样
表面: 初试验力加载后, 测量初始压痕深度; 随后施加 表面粗糙度的增大, 不同硬度范围试样的洛氏硬度测
主试验力, 在卸除主试验力后保持初试验力时测量最 试误差逐渐增加, 但低硬度试样的增大趋势更为明
终压痕深度, 洛氏硬度 H R 根据最终压痕深度和初始 显, 且误差绝对值也更大, 即表面粗糙度对低硬度试
压痕深度的差值h 及常数 N 和S 通过下式计算得到 样的洛氏硬度测试结果的影响更为明显 [ ４ ] .
h 鉴于试样表面粗糙度对于洛氏硬度试验结果有
H R ＝N － ( １ )
S 着不容忽视的影响, 建议实验室在作业指导书中规
式中: 常数 N 和S 在 GB / T２３０．１－２０１８ 表 ３ 中有 定出明确的表面粗糙度 R a 要求, 以得到一致性较

详细的说明. 好的试验数据.
试验原理是对试验项目本质的说明, ２０１８ 版标 １．５ 试验力保持时间
准对洛氏硬度试验原理的描述更加清楚、 具体, 明确 由表 ２ 可见, ２０１８ 版标准对于试验力保持时间
提出了加载和保持两级试验力、 测量初始压痕深度 的要求更加明确, 相比 ２００９ 版标准很重要的变化就
和最终压痕深度的时刻. ２０１８ 版标准中的图 １ 洛 是要求初试验力加载时间不超过 ２s , 以及主试验力
氏硬度试验原理图, 较 ２００９ 版标准增加了一条压头 卸除后初试验力保持时间为 ４ －３s , 这与 ２００９ 版标
＋１
位置 Ｇ 时间曲线, 这条曲线非常形象地描绘出了在整 准的“ 经短时间稳定后” 相比可操作性更强.实验室
个试验过程中压头位置随试验时间的变化, 有助于 在组织试验的时候, 试验条件具体明确, 试验结果的

试验人员对洛氏硬度试验本质的理解和把握. 一致性就会更好.
１．３ 各标尺适用范围 表 ２ 试验力保持时间对比
由表 １ 可见: ２０１８ 版标准将洛氏硬度 HRA 标 Tab敭２ Com p arisonoftestloadholdin g time
尺适 用 范 围 的 上 限 调 整 到 ９５ HRA , 将 洛 氏 硬 度 项目 GB / T２３０．１－２０１８ GB / T２３０．１－２００９
HRB 标尺的适用范围下限调整到了 １０ HRBW , 在 压头与试样表面接触, 无冲 压头与试样表面接触, 无冲
击、 振 动、 摆 动 和 过 载 地 施
２００９ 版标准表 １ 的注释 a 和 b 也 有 相 应 的 说 明; 击、 振 动、 摆 动 和 过 载 地 施
加初试 验 力 F ０ , 初 试 验 力
２０１８版标准对于洛氏硬度 HRC 标尺适用范围延伸 加初试 验 力 F ０ , 初 试 验 力
试验力 的加载 时 间 不 超 过 ２s , 保
至１０HRC 的规定更加具体, 明确了对金刚石圆锥 保持时间不应超过 ３s
＋１
保持 持时间应为 ３ －２s
压头的具体要求, 因而在试验过程中可操作性更强. 时间 总试验力 F 的 保 持 时 间 为 总试验力 F 的 保 持 时 间 为
表 １ 标尺适用范围对比
＋１
５ －３s , 卸除主试验力 F １ , 初 ( ４±２ ) s , 然后卸除主试验
Tab敭１ Com p arisonofa pp licationsco p eofscales
＋１
试验 力 F ０ 保 持 ４ －３s 后, 力 F １ , 保 持 初 试 验 力 F ０ ,
标尺 GB / T２３０．１－２０１８ GB / T２３０．１－２００９ 进行最终读数 经短时间稳定后, 进行读数
HRA ２０~９５HRA ２０~８８HRA
HRB １０~１００HRBW ２０~１００HRB １．６ 日常检查程序
２０~７０HRC
２０１８ 版标准中附录 C 由资料性附录改为规范
当金刚 石 圆 锥 表 面 和 顶 端 ２０~７０HRC
性附录, 实验室在日常工作过程中要按照该附录的
球面是经过抛光的, 且抛光 如果压痕具有合适的尺寸,
HRC 要求进行操作. ２０１８ 版标准附录 C 中规定的硬度
至沿金 刚 石 圆 锥 轴 向 距 离 试 验 允 许 范 围 可 延 伸 至
尖端 至 少 ０．４ mm , 试 验 适 １０HRC 计日常检查程序更加详细, 并且给出了偏差和重复
性的计算方法, 可以作为实验室质量控制的措施之
用范围可延伸至 １０HRC
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