洛氏硬度计（GB/T230.1-2004）原理、特点和应用

洛氏硬度计原理

在规定条件下，将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。洛氏硬度试验原理如图2-1所示。

1—在初始试验力F0下的压入深度；2—在总试验力F0+F1下的压入深度；3—去除主试验力F1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
图2-1洛氏硬度试验原理图

洛氏硬度值按下式计算：

N－常数，对于A、C、D、N、T标尺，N=100；其他标尺，N=130；

h－残余压痕深度，mm；

S－常数，对于洛氏硬度，S=0.002mm，对于表面洛氏硬度，S=0.001mm。每一洛氏硬度单位对应的压痕深度，洛氏硬度为0.002mm，表面洛氏硬度为0.001mm。压痕越浅，硬度越高。洛氏硬度试验分为2种，一种是普通洛氏硬度试验，一种是表面洛氏硬度试验。洛氏硬度试验采用120°金刚石圆锥和φ1.588mm、φ3.175mm钢球三种压头，采用60kg、100kg、150kg三种试验力，它们共有九种组合，对应于洛氏硬度的九个标尺，即HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK。表面洛氏硬度试验采用120°金刚石圆锥和φ1.588mm钢球2种压头，采用15kg、30kg、45kg三种试验力，它们共有六种组合，对应于表面洛氏的六个标尺，即HR15N、HR30N、HR45N、HR15T、HR30T、HR45T。洛氏硬度试验条件如表2－1所示。洛氏硬度标尺的选用如表2－2所示。

表2－1洛氏硬度试验条件
洛氏硬度标尺技术条件

洛氏硬度标尺	硬度符号	压头类型	初试验力F0（N）	主试验力F1（N）	总试验力F0+ F1（N）	适用范围
A	HRA	120°金刚石圆锥	98.07	490.3	588.4	20～88HRA
B	HRB	1.5875mm钢球	98.07	882.6	980.7	20～100HRB
C	HRC	120°金刚石圆锥	98.07	1373	1471	20～70HRC
D	HRD	120°金刚石圆锥	98.07	882.6	980.7	40～77HRD
E	HRE	3.175mm钢球	98.07	882.6	980.7	70～100HRE
F	HRF	1.5875mm钢球	98.07	490.3	588.4	60～100HRF
G	HRG	1.5875mm钢球	98.07	1373	1471	30～94HRG
H	HRH	3.175mm钢球	98.07	490.3	588.4	80～100HRH
K	HRK	3.175mm钢球	98.07	1373	1471	40～100HRK

表面洛氏硬度标尺技术条件

表面洛氏硬度标尺	硬度符号	压头类型	初试验力F0（N）	主试验力F1（N）	总试验力F0+ F1（N）	适用范围
15N	HR15N	120° 金刚石圆锥	29.42	117.7	147.1	70～94HR15N
30N	HR30N			264.8	294.2	42～86HR30N
45N	HR45N			411.9	441.3	20～77HR45N
15T	HR15T	1.5875mm 钢球	29.42	117.7	147.1	67～93HR15T
30T	HR30T			264.8	294.2	29～82HR30T
45T	HR45T			411.9	441.3	10～72HR45T

取自国家标准GB/T230.1-2004 注：力值单位9.8N=1kg [page]

表2－2洛氏硬度标尺的选择

试样材料	压头	标尺	总试验力（kg）	鼓轮读取刻度
高硬度或薄硬材料。如硬质合金、硬化薄钢带、渗碳后的淬硬钢。	金刚石压头	A	60	C
中低硬度材料。如退火后的中低碳钢、不锈钢、铜合金、超硬铝合金、可锻铸铁等。是应用较广的洛氏硬度标尺。	1/16＂钢球	B	100	B
淬火及低温回火的一般钢材、冷硬铸铁、珠光体可锻铸铁、钛合金等，及硬度值超过HRB100的材料。是应用最广的洛氏硬度标尺。	金刚石压头	C	150	C
中等渗层表面硬化钢、薄硬钢板、珠光体可锻铸铁。	金刚石压头	D	100
铸铁、铝合金、镁合金、轴承合金。	1/8＂钢球	E	100
退火黄铜、紫铜、铝合金、软钢薄板。	1/16＂钢球	F	60
铍青铜、磷青铜、可锻铸铁等（HRB值接近100的材料）。	1/16＂钢球	G	150
铝、锌、铅等软金属。	1/8＂钢球	H	60
软金属薄材、轴承合金。	1/8＂钢球	K	150
洛氏硬度计不易检测的渗碳钢、渗氮钢、表面淬火钢等浅层表面硬化钢件；小零件；厚度薄至0.15mm的硬钢带及要求压痕尽量小的高硬度工件。	金刚石压头	15N	15	N—T
	金刚石压头	30N	30	N—T
	金刚石压头	45N	45	N—T
软钢、不锈钢、铜合金、铝合金薄板带材料、薄壁管材、小零件、电镀层及要求压痕尽量小的中、低硬度工件。	1/16＂钢球	15T	15	N—T
	1/16＂钢球	30T	30	N—T
	1/16＂钢球	45T	45	N—T

N标尺用于类似洛氏标尺C、A和D检测的材料，但仅限于薄小试样和浅硬化深度的试样。

T标尺用于类似洛氏标尺B、F和G检测的材料，但仅限于薄小试样和较软且覆镀层较浅的试样。

洛氏硬度计的特点

洛氏硬度试验操作简单，测量迅速，可在指示表上直接读取硬度值，工作效率高，成为最常用的硬度试验方法之一。由于试验力较小，压痕也小，特别是表面洛氏硬度试验的压痕更小，对大多数工件的使用无影响，可直接测试成品工件，初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小，因此，此仪器非常适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测，该试验方法对测量操作的要求不高，非专业人员容易掌握。

洛氏硬度计的应用

洛氏硬度试验采用了3种压头，6种试验力，根据金属材料材质、硬度范围及尺寸的不同，共有15个标尺可供选择，可以测试从很软到很硬几乎全部常见的金属材料，应用范围十分广阔。洛氏硬度计在工业生产中得到了广泛应用，成为检验产品质量，确定合理加工工艺的主要手段。可测试各种黑色和有色金属，测试淬火钢、回火钢、退火钢、表面硬化钢、各种厚度的板材、硬质合金材料、粉末冶金材料、热喷涂层的硬度。

表面洛氏硬度计用于测试薄板金属、薄壁管材、表面硬化钢和小零件的硬度。 (end)