洛氏及表面洛氏硬度试验试验标准GB/T230-2004《金属洛氏硬度试验》 一、洛氏硬度试验原理顶角为120°的金刚石圆锥体或一定直径（1.587mm 、3.175mm ）的淬火钢球或硬质合金球（新标准增加的压头）做压头，先在初试验力Fo 的作用下, 将压头压入试件表面一定深度o h 以此作为测量压痕深度的基准，然后再加上主试验力1F ，在总试验力F(初试验力Fo + 主试验力1F )作用下, 压痕深度的增量为1h ，经规定时间后，卸除主试验力1F ，压头回升一定高度。

于是在试样上得到由主试验力所产生的压痕深度的残余增量h 。

洛氏硬度用下式表示: 洛氏硬度=N -h /s （原标准为HR=K-e ）h ---为残余压痕深度 N --给定标尺的硬度数 s ---给定标尺的单位 金钢石圆锥压头一般用于测定硬度较高的金属材料，压头压入深度通常不超0.2mm 试验方法将0.2mm 作为标尺,划分为100等分,则无论对哪类指示装置(表盘式、刻度式或数显式),每个洛氏硬度单位均为0.2mm/100=0.002mm,为了做到硬度愈高所指示的数值越大,对残余压入深度为0.2mm 时，规定洛氏硬度值为零；而对残余压入深度为零时为100.用满刻度与残余压痕深度之差则可示出洛氏硬度值的高低,即此差值越大,洛氏硬度愈高,反之亦然。

为了使残压痕深度用硬度数表示,引入了h /s 的概念,即h /s =残余压痕深度(mm)/洛氏硬度单位(0.002mm)。

这样对于用金刚石圆锥压头的试验,HR=100-h /s.例如：HRC 的K 值定为100，当压入深度s 为0.08时，则硬度值 HRC=100-0.08/0.002=60当用球压头进行洛氏硬度试验时,一般用于较软金属材料的硬度测试,由于压入深度较大,有可能使h 大于0.2mm,因此方法中规定将0.26mm 划分为130等分,每个洛氏硬度单位仍为0.002mm,这样,HR=130-h /s .1、在初试验力Fo 下的压入深度；2、由主试验力1F 引起的压入深度；3、卸除主试验力1F 后的弹性回复深度；4、残余压入深度h ；5、试样表面；6、测量基准面；7、压头位置 洛氏硬度试验原理 符号及名称Fo ＝初试验力 单位N1F ＝主试验力 单位NF ＝总试验力 单位N S ＝给定标尺的单位 单位mmN ＝给定标尺的硬度数 洛氏硬度试验原理图h =卸除主试验力后，在初试验力下压痕残留的深度（残余压痕深度） 单位mm 标尺：标尺就是不同压头和不同总试验力的组合。

目的是为了可以用一种试验机就可以测定从软到硬的金属材料的硬度。

每一种标尺用一个大写字母表示，并加在洛氏硬度符号HR 的后面，HR 前面为硬度数值。

我国洛氏硬度试验标准中给出了9种标尺，常用的有HRA 、ARB 、ABC 、其中HRC 用途最广。

表5-3 洛氏硬度的试验规范洛氏硬度 标尺硬度符号压头类型初试验力 Fo/ N主试验 F1/ N 总试验力F/ N 适用范围A HRA 金刚石圆锥 98.07 490.3 588.4 20HR A ～88HRAB HRB 直径1.587 5mm 球98.07 882.6 980.7 20HRB ～100HRB C HRC 金刚石圆锥 98.07 1 373 1 471 20HRC ～70HRC D HRD 金刚石圆锥 98.07 882.6 980.7 40HRD ～77HRD E HRE 直径3.175mm 球 98.07 882.6 980.7 70HRE ～100HRE F HRF 直径1.587 5mm 球 98.07 490.3 588.4 60HRF ～100HRF GHRG直径1.587 5mm 球98.071 3731 47130HRG ～94HRG1—在初始试验力下F 0的压入深度;2—在主试验力F 1的压入深度;3—去除主试验力F 1后的弹性回复;4—残余压入深度;5—试样表面;6—测量基准面;7---压头位置1423756F 0F 0+F 1F 0洛氏硬度试验原理图H HRH 直径3.175mm球98.07 490.3 588.4 80HRH～100HRHK HRK 直径3.175mm球98.07 1 373 1 471 40HRK～100HRK A、C和D标尺洛氏硬度用硬度值、符号HR和使用的标尺字母表示。

示例：59HRC表示用C标尺测得的洛氏硬度值为59。

B、E、F、G、H和K标尺洛氏硬度用硬度值、符号HR、使用的标尺和球压头代号（钢球为S，硬质合金球为W）表示。

示例：60HRBW表示用硬质合金球压头在B标尺测得的洛氏硬度值为60。

二、表面洛氏硬度原理表面洛氏硬度试验方法又称轻负荷硬度试验法，它是在洛氏硬度试验法的基础上发展起来的，两者的试验原理完全相同，不同的是初试验力由98.07N改为29.42N, 主试验力分别由490.3N、882.6N、1373N改为117.7N、264.8N、411.9N, 由于初试验力及主试验力均很小，S的单位为0.001mm，而且无论对于金刚石压头还是钢球压头的各表面洛氏硬度标尺，规定的满刻度均为100，因此计算公式仍为HR=/N h s=100-/0.001h。

与普通洛氏硬度试验相比更宜于测量较薄或经表面热处理及化学热处理后试样的表面硬度。

表面洛氏硬度以符号HR表示，后面加注标尺符号15N、45T等，HR前面为硬度数值。

各标尺符号英文字母前面的数字表示所用的总试验力大小，单位为N(kgf)；英文字母表示不同的压头。

例如：15T表示总试验力为147.1N（15 kgf），压头为１.5875的钢球或硬质合金球。

N标尺表面洛氏硬度用硬度值、符号HR、试验力数值（总试验力）和使用的标尺表示。

示例：70HR30N表示用总试验力为294.2N的30N标尺测得的表面洛氏硬度值为70。

T标尺表面洛氏硬度用硬度值、符号HR、试验力数值（总试验力）、使用的标尺和压头代号表示。

示例：40HR30T表示用钢球压头在总试验力为294.2N的30T标尺测得的表面洛氏硬度值为40。

表面洛氏硬度试验常用标尺规范（GB/T230.1-2004 表5-4）洛氏硬度标尺硬度符号压头类型初试验力Fo/N主试验F1/N总试验力F/N适用范围15N HR15N 金刚石圆锥29.42 117.7 147.1 70HR15N～94HR15N30N HR30N 金刚石圆锥29.42 264.8 294.2 42HR30N～86HR30N 45N HR45N 金刚石圆锥29.42 411.9 441.3 20HR45N～77HR45N 15T HR15T 直径1.587 5mm球29.42 117.7 147.1 67HR15T～93R15T 30T HR30T 直径1.587 5mm 球29.42 264.8 294.2 29HR30T～82HR30T 45T HR45T 直径1.587 5mm球29.42 411.9 441.3 10H R45T～72R45Ta 使用钢球压头的标尺，硬度符号后面加“S”。

使用硬质合金球压头的标尺，硬度符号后面加“W”。

三、试验设备及仪器洛氏硬度计种类很多，以国产为例主要有HR-150、HR-150A、HR-150B等。

它们的结构大体相同，一般由机架、试验力产生和变换机构、试验力加卸机构、试样支承机构和压痕深度测量装置等组成，并配有压头1、机架它是硬度计上所有部件的支承体，具有良好的刚性和稳定性，结构多为悬臂式。

2、试验力加卸机构主要包括试验力产生和变换装置、试验力的加卸装置、控制加荷速度装置。

3、试验力产生和变换装置多数硬度计如HR-150、HR-150A的主试验力采用杠杆加力式，即将砝码重量通过杠杆放大后形成主试验力，通过压头将力加到试样上。

4、控制加荷速度装置，又称缓冲器，作用是加主试验力时，使试验力缓慢地加到试样上，避免发生冲击加载，最常见的是各种油缓冲器。

5、压痕深度测量装置按其原理可分为杠杆—百分表放大、杠杆—光学放大等，近年发展起来的数字或工作硬度计多采用光栅、电感等深度测量装置。

四、试样1、试样表面应光滑平坦，无氧化皮及外来污物，尤其不应有油脂，建议试样表面粗糙度不大于0.8µm，产品或材料标准另有规定除外。

2、试样的制备应使受热或冷加工等因素对表面硬度的影响减至最小。

3、试验后试样背面不应出现可见变形。

对于用金刚石圆锥压头进行的试验，试样或试验层厚度应不小于残余压痕深度的10倍；对于用球压头进行的试验，试样或试验层的厚度应不小于残余压痕深度的15倍。

例：材料硬度约为40HRC，试确定试样最小厚度。

由公式（5-9）可得压痕深度残余增量s＝100－HR C＝60由于e的测量单位为0.002mm，换算成mm单位时，为s＝60×0.002＝0.12mm试样最小厚度为e的10倍，即1.2mm。

五、试验操作要点1、试验一般在10℃～35℃室温进行。

对于温度要求严格的试验，应控制在（23±5）℃之内。

2、选择合适的硬度标尺，在洛氏及表面洛氏硬度试验中，各标尺允许测试的范围不同，为了保证试验结果的正确性，就必须正确地选择标尺。

各标尺的用途如下：HRA主要用于测定硬质材料的洛氏硬度，象硬质合金、很薄很硬的钢材以及表面硬化层较薄的硬化钢材。

HRB是应用较广的洛氏硬度标尺，常用于测定低碳钢、软合金、铝合金及可锻铸铁等中、低硬度材料。

HRC主要用于测定一般钢材、硬度较高的锻件、珠光体可锻铸铁以及淬火+回火的合金钢，是用途最为广泛的洛氏硬度标尺。

HRD主要用于测定较薄的钢材、中等表面硬化的钢以及珠光体可锻铸铁等材料。

HRE用于测定铸铁、铝合金、镁合金以及轴承合金等材料。

HRF主要用于测定硬度较低的有色金属，象退火后的铜合金。

由于采用的总试验力较低，也可测定软质的薄合金板。

HRG可用于测定可锻铸铁、铜-镍合金。

HRH主要用于测定硬度很低的有色金属，轻金属如铝、锌、铅等。

由于这些金属很软，所以适用于大直径钢球压头在较小试验力下试验。

HRK用于测定轴承合金及较软金属或薄材。

3、试验前，尤其是改变测量标尺后，应该使用与试验材料的预期硬度值相近的标准洛氏（表面洛氏）硬度块对硬度计进行校验，其示值误差和重复性应符合GB/T230.2-2004、GB/T230.3-2004规定的要求。

对洛氏硬度计的检查方法如下：1）在标准洛氏硬度块上压出五个均匀分布的有效压痕并测量硬度值。

硬度值的示值误差δ按下式计算：－五次硬度测量的算术平均值；ＨＲ－标准洛氏硬度块的标准值。

2）重复性：在标准硬度块上测五个均布压痕得硬度值H1、H2、H3、H4、H5 则硬度计的示值重复性由下式确定H5 -H14、在施加初试验力后，指示盘或光学投影屏的指示线，不应超过硬度计的最大指示范围。