硬度计的原理及构造-1(洛氏)

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

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ZD介绍Z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Z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(=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Z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 - 压头 -载荷法码 --主杠杆 -测量杠杆 --读数百分表 --装压脑处 -表盘 -缓冲装置 --载物台 -升降丝杠 -载物台 --升降丝杠手轮 --加载手轮 --卸载手轮