硬度计的原理及构造-1(洛氏)

硬度反映了材料弹塑性变形特性，是一项重要的力学性能指标。与其他力学性能的测试方法相比，硬度试验具有下列优点：试样制备简单，可在各种不同尺寸的试样上进行试验，试验后试样基本不受破坏；设备简便，操作方便，测量速度快；硬度与强度之间有近似的换算关系，根据测出的硬度值就可以粗略地估算强度极限值。所以硬度试验在实际中得到广泛地应用。 硬度测定是指反一定的形状和尺寸的较硬物体(压头)以一定压力接触材料表面，测定材料在变形过程中所表面出来的抗力。有的硬度表示了材料抵抗塑性变形的能力(如不同载荷压入硬度测试法)，有的硬度表示材料抵抗弹性变形的能力(如肖氏硬度)。通常压入载荷大于9.81N(1kgf)时测试的硬度叫宏观硬度，压力载荷小于9.81N(1kgf)时测试的硬度叫微观硬度。前者用于较在尺寸的试件，希反映材料宏观范围性能；后者用于小而薄的试件，希反映微小区域的性能，如显微组织中不同的相的硬度，材料表面的硬度等。 硬度计的种类很多，这里重点介绍最常用的洛氏、布氏、维氏和显微硬度测试法。 洛氏硬度测试法 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。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(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所相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。并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为： 此值为无量纲数。测量时可直接在表盘上读出。表盘上有红、黑两种刻度，红色的30和黑色的0相重合。 使用金刚石圆锥压头时，常数K为0.2mm，硬度值由黑色表盘表示，此时 使用钢球(Φ=1.588mm)压头时，常数K为0.26mm，硬度值由红色表盘表示，此时 洛氏硬度计的压头共有5种，其中最常用的有两种：一种是顶角为120°的金刚石圆锥压头，用来测试高硬度的材料；另一种是直径为的淬火钢球，用来测软材料的硬度。对于特别软的材料，有时还使用直径为的钢球作压头，不过这几种比较少用。 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： 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588.6(60)黑色70~85碳化物、硬质合金、表面淬火钢等 HRB1.588mm钢球981(100)红色25~100软钢、退火钢、铜合金 HRC金刚石圆锥1471.5(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 HRE3.175mm钢球981(100)红色70~100铸铁、铝、镁合金、轴承合金 HRF1.588mm钢球588.6(60)红色40~100薄板软钢、退火铜合金 HRG1.588mm钢球1471.5(150)红色31~94磷青铜、铍青铜 HRH3.175mm钢球588.6(60)红色 铝、锌、铅 二、洛氏硬度计的构造 洛氏硬度计种类很多，构造各不相同，但构造原理及主要部件都相同。 ①- 压头 ②-载荷法码 ③--主杠杆 ④-测量杠杆 ①--读数百分表 ②--装压脑处 ⑤-表盘 ⑥-缓冲装置 ⑦--载物台 ⑧-升降丝杠 ③-载物台 ④--升降丝杠手轮 ⑤--加载手轮 ⑥--卸载手轮