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用洛氏测试法测定钢的硬度

作者:硬度计服务商创诚致佳
发布时间:2020-05-18
内容摘要:初步说明在下面,您可以看到洛氏过程。下面还列出了与压头连接的千分表,该千分表显示了大大的位移。对于技术性很强的德语版本,我们深表歉意,但希望它们仍然可以理解。图1:洛氏工艺流程使要测试的表面与压头接触,并施加第一总测试力Fo(测试预紧力)。有一个小的印象。此时,千分表被重置。缓慢施加无冲击的附加力F1,...

初步说明

在下面,您可以看到洛氏过程。下面还列出了与压头连接的千分表,该千分表显示了大大的位移。对于技术性很强的德语版本,我们深表歉意,但希望它们仍然可以理解。

图1:洛氏工艺流程

  1. 使要测试的表面与压头接触,并施加第一总测试力Fo(测试预紧力)。有一个小的印象。此时,千分表被重置。

  2. 缓慢施加无冲击的附加力F1,并将其与测试预紧力一起定义为总测试力F。利用此力,压头或多或少会深深地渗入材料中-取决于其硬度。该位置一直保持到完全穿透为止(对于坚硬的材料,穿透实际上是立即的,对于较软的材料,您必须等待几秒钟)。从百分表指针的移动可以看出穿透过程。

  3. 千分表的指针最终停止后,附加力F1会被消除或减小到测试预紧力。这样,压头保持在总测试力下产生的压痕中,消除了由于施加总测试力而产生的所有弹性变形;百分表仅显示剩余的穿透深度(作为预测试力和总测试力之间的差)。

压头,初步测试力,测试力和测量单位在洛氏方法中进行了标准化,并分为两组:普通洛氏(方法N)和超级洛氏(方法T)。

普通洛氏

正常的洛氏工艺会看到一个120°的金刚石圆锥压头,其圆头的半径为0.2 mm(见图),还有各种直径为1/16“-1/8”的硬质合金制成的球形压头-正面为1/4“-1/2”(始终以英寸为单位)。

图2:带有锥形菱形的洛氏压头的横截面

常数/默认值:

  • 试验力是恒定的:98.07N

  • 总测试力(测试预紧力+附加测试力)为:588.4N - 980.7N - 1471N

  • 正常洛氏孔处的测量单位对应于0.002毫米的穿透深度。

由于硬度值自然必须随硬度而增加,而初始测试力和总测试力之间的压痕差会随着硬度的增加而减小,因此可以通过设置穿透深度(从100(带金刚石压头)或130(带任何球压头)中获得)来获得洛氏硬度值。的单位表示为0.002mm)。

例:

使用金刚石压头,穿透深度为0.082mm,您将获得100-0.082
/ 0.002 = 59洛氏硬度

在相同的穿透深度但使用球形
压头的情况下 获得130-0.082 / 0.002)= 89的洛氏硬度

使用带千分表的模拟设备时,通常百分表(一转= 0.2毫米)可以直接进行洛氏值的读数。千分表包含2个数字系列,黑色的一个用于钻石压头,红色的一个用于球压头。零位置始终位于黑色0(或红色30)上。通过数字读取,在整个测量周期后,数据直接显示在显示屏上。压头和测试力的不同组合会导致大量不同的刻度,每个刻度都由一个字母标识(请参见下表)。


人力资源量表
压头钻石球1/16英寸
1.5875毫米
球1/8英寸
3.175毫米
F = 1471NC。Gķ
F = 980.7NdË
F = 588.4N一个FH

表1:标准洛氏标尺,F =总测试力,单位为牛顿

例:

例如,当使用金刚石压头和F = 1471N的总测试力时,将使用HRC代号(“ H” =硬度,“ R” =洛氏硬度法,“ C” =特定标度)。
硬度值始终在缩写之前刻度名称后跟HR,
例如60 HRC,60 HRA,60 HRD(刻度A,C,D)

对于使用球形压头的秤,硬度缩写必须在钢球上加上“ S”,在硬金属球上加上“ W”。

例如60 HRBW(B级,硬金属球)或60 HRBS(B级,钢球)


超级洛氏

尽管超级洛氏工艺使用与普通洛氏相同的压头,但锥度金刚石压头在锥头的锥度为120°,尤其是圆角为0.2 mm方面要求更高的精度。使用这种方法时,较低的总测试力会产生较小的压痕,因此即使针尖中的形状误差很小,也会使测量结果失真。

规格/常数:

  • 试验力恒定为29.42N。

  • 可能的总测试力(测试力+附加测试力)为:147.1 N-294.2 N-441.3

Super-Rockwell的测量单位对应于0.001毫米的穿透深度。与普通的洛氏相反,将100的零设置(百分表上的0)应用于超级洛氏过程(既有金刚石压头又有球形压头)。千分表只有一个数字序列,并且刻度盘上的数字除以100。指针的完整旋转量为0.1毫米。

例:

对于穿透深度为0.082毫米的金刚石或球形压头,结果为100-0.082 / 0.001 = 18 Super-Rockwell。压头和试验力的不同组合所产生的超级洛氏秤由字母表示,字母前加表示总试验力大小的数字(请参见表2)。

硬度值在牌照前面,例如65 HR 30 T,25 HR 45 N


人力资源量表
压头钻石球1/16英寸1.5875毫米
F = 441.3N45 N45天
F = 294.2N30 N30吨
F = 147.1N15 N15吨

表2:超级洛氏秤,F =以牛顿计的总测试力


洛氏刻度不同的应用领域

如我们所见,有许多洛氏标尺。比例尺的选择取决于材料的硬度,工件或其硬化层的厚度(在表面处理(例如表面硬化,渗氮等)的情况下)。

材料的硬度决定了压头的选择:金刚石锥或球形。

金刚石圆锥体实际上仅用于回火或淬硬的钢以及硬质金属,不建议用于强度低于785 N / mm2(20 HRC,230 HB / 30)的钢。

钢球压头用于较软的材料。材料越软,球的直径越大和/或总测试力必须越小。例如,HRB标尺(球1/16“-总测试力980.7N)不能用于测试与HRL标尺(球1/4”-总测试力588.4N)一样柔软的材料。

较大的球实际上仅用于测试塑料和类似材料。对于流动的塑料,可以使用特殊措施来测量总测试力。

应当再次提及,在HR硬度测试中还必须考虑工件的最小厚度,但是没有固定的规则。通常,此可测量的最小厚度是由穿透深度的10倍计算得出的。该原理也适用于硬化表面(表面硬化等),通常以最低的总测试力(HRA标度)进行测量。

最常见的洛氏秤是:

  1. HRC(金刚石锥-1471N)
    HRC是用于测试淬火,回火和重度表面硬化工件的最典型的洛氏秤。
    当人们通常说“洛氏硬度”时,就会自动想到HRC标尺。这也可能造成一些混乱,因为有时会不正确地要求使用HRC表示的硬度,尽管工件的小尺寸使其无法使用1471N的总测试力,因此使用了其他洛氏秤或其他测量方法,但之后的结果可以使用表格转换为HRC值。

    稍后我们将看到,转换表仅提供近似值。因此,对于局部图纸,订单等,仅应指定可以实际测量的硬度。

  2. HRA(金刚石锥-588.4N)
    主要用于表面硬化的工件和硬质合金,它们的高硬质合金硬度会损坏金刚石,因此可以用较低的总测试力进行测量。

  3. HRB(球1/6“-980.7N)通常
    在欧洲用于铜合金(黄铜,青铜等),在美国也用于最大686 N /mm²的钢。

  4. 洛氏N和T(超级洛氏)
    秤HR 15N-HR 30N-HR 45N(菱形锥)用于具有薄表面硬化处理的工件,秤HR 15T-HR 30T-HR 45T(1/16英寸)用于薄金属板上面的一般性评论也适用于总测试力的选择。


圆柱和球形表面的测试

显然,在圆柱或球形表面而不是平坦表面上测量硬度时,情况有所不同。对于较大的直径,差异不那么重要,因为表面的曲率小且接近平面。

但是,如果直径较小(曲率较大),则必须考虑到,从上方观察的压痕呈椭圆形(对于圆柱体),并且凹入区域的垂直横截面具有不同的材料厚度。因此,所获得的结果必须根据工件的硬度和直径增加一个校正值。


洛氏工艺的优缺点

  • 在最著名的硬度测试方法中,Rockwell方法是唯一一种无需光学测量即可直接读取硬度值的方法,因此该方法速度更快,而且是唯一可以完全自动化的方法。

  • 使用洛氏方法的硬度计是使用最广泛的。主要优点是:避免基于个人评估的偏差;对表面粗糙度的敏感度较低(即使要测试的表面必须光滑并根据标准小心打磨)。

  • 应用领域中最重要的限制是最小总测试力为147.1N(HR15N / HR15T),最大总测试力为1471N,而在车间或铸造厂中,通常要求测试力为10N或更小至30000N。没有用于测试0.15毫米以下的铸铁或钢板的洛氏秤。为了填补这一空白,制造的设备也可以根据洛氏方法工作(具有预应力和测试总力),但具有更大(或更小)和非标准化(标准化)的测试力。

  • 尽管刻度很多,但对于某些区域的材料(例如未经处理的钢),最好使用基于洛氏(Rockwell)方法的设备,但要使用布氏压头和布氏测试力(请参阅第3.4章)。


洛氏工艺的变体

使用洛氏方法的传统设备的一个严重缺点是测量的准确性主要取决于试件和接触表面之间的完美接触。

如果依靠Rockwell方法(图1,第3点)(去掉附加的测试力并返回到测试预力),则千分表显示的唯一变形应该是压痕本身。

但是,只有在测试样品完美的情况下,才是这种情况。但是,如果保持架被油层,油脂或其他异物污染,则在总测试力的作用下会发生塑性变形,这包括在深度测量中,因此会影响结果。由于无法始终在理想条件下使用设备,因此这显然是对车间和硬化车间的限制。

为了解决这个问题,根据洛氏方法制造了一种设备,其中渗透率的测量参考是通过在待测表面上的一个单独的支撑物提供的(图3中的图表)。这样可以确保工件,主轴和三脚架的其他运动部件的任何柔韧性都不会影响结果。在这方面,优点与使用布氏和维氏方法相同(我们将在后面看到)。

图3:洛氏方法的变体(测量参考和压头)

  • 0:更换工件:在静止位置,压头(a)的尖端从限位套(b)伸出。

  • 1:两者一起沉到要测试的工件上,压头在对应于测试预紧力值的阻力下退出。调零会自动进行。

  • 2:施加总测试力。

  • 3:取消总测试力,并确定(a)与(b)的位移(穿透)。

如果工件屈服,则(a)与(b)之比保持恒定,从而消除了原始洛氏测量的典型误差的可能性。超级洛氏过程使用相同的过程。



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