钢球洛氏硬度测试-测博士

一、测试原理

洛氏硬度测试通过压头（钢球）在不同载荷下的压入深度差来计算硬度值，具体过程如下：

1. 预载荷（初载荷）：先施加较小的预载荷（通常为 10kgf），使压头与试样表面紧密接触，消除表面微小不平的影响，记录此时的压入深度。

2. 主载荷：在预载荷基础上施加主载荷（根据标尺不同，常见为 60kgf、100kgf 或 150kgf），使压头进一步压入材料。

3. 卸除主载荷：保留预载荷，测量此时的压入深度与预载荷阶段的深度差，根据该差值计算洛氏硬度值。

常用钢球压头标尺：

• HRB：压头为 1/16 英寸（直径 1.5875mm）钢球，总载荷 100kgf，适用于铜合金、退火钢等。

• HRC：虽以金刚石圆锥压头为主，但部分低硬度钢材也可用钢球替代（需注意标尺适配）。

• HRF：1/16 英寸钢球，总载荷 60kgf，适用于更软的材料（如铝、铅合金）。

二、操作步骤

1. 试样准备：

• 试样表面需平整、光滑，无氧化皮、油污或划痕，必要时需打磨或抛光。

• 试样厚度需足够（通常不小于压痕深度的 10 倍），避免测试时发生变形或穿透。

2. 设备校准：

• 使用标准硬度块（如 HRB 标准块）对硬度计进行校准，确保测试精度。

• 检查钢球压头是否完好（无磨损、变形或裂纹），必要时更换。

3. 测试过程：

• 将试样平稳放置在工作台上，确保测试点远离边缘（距离不小于压痕直径的 3 倍）。

• 选择合适的标尺（如 HRB），施加预载荷，待指针稳定后记录初始位置。

• 施加主载荷，保持规定时间（通常 3-5 秒），然后卸除主载荷，保留预载荷。

• 读取硬度计指针或显示屏上的数值，即为该点的洛氏硬度值。

• 在试样不同位置重复测试 3-5 次，取平均值作为最终结果（剔除异常值）。

三、注意事项

1. 试样要求：

• 表面粗糙度：Ra 需≤0.8μm，否则会影响压痕测量精度。

• 厚度限制：若试样过薄，可能导致背面凸起，使压痕深度偏大，硬度值偏低。

2. 压头维护：

• 钢球压头易因撞击或长期使用而磨损，需定期检查（可用显微镜观察），磨损超限时必须更换。

• 避免压头接触硬质颗粒或尖锐物体，防止变形。

3. 载荷控制：

• 加载速度需均匀，避免冲击载荷（可能导致压痕偏大，硬度值偏低）。

• 主载荷保持时间需严格控制，尤其是对于塑性材料，过短或过长都会影响结果。

4. 环境要求：

• 测试环境需稳定，避免振动、温度剧烈变化（温度波动应≤±2℃），否则会影响设备精度。

四、应用场景

• 轴承钢球：检测钢球的硬度是否符合标准（如轴承钢球常要求 HRB 80-95），确保其耐磨性和使用寿命。

• 有色金属：如黄铜、青铜等，通过 HRB 测试评估其力学性能。

• 退火 / 调质钢材：对于未经淬火的低碳钢、中碳钢，HRB 测试可快速判断其硬度状态。

五、优缺点

• 优点：操作简便、测试速度快、压痕较小（对试样损伤小），适用于批量检测。

• 缺点：钢球压头易磨损，对高硬度材料（如淬火钢）不适用（易导致钢球变形），精度受表面状态影响较大。