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洛氏硬度计标尺的使用(二)

时间:[2018-06-04 10:39]    浏览量:

         之前我们介绍了按材料种类选择洛氏硬度计的使用方式,今天我们继续来介绍一下按材料厚度选择的方式。 
         按材料厚度选择
洛氏硬度试验要求试样厚度的最小值:对于采用金刚石压头的各种标尺,是残余压痕深度的10倍;对于采用球压头的各种标尺,是残余压痕深度的15倍。标准要求,试验后试样背面不可产生可见的变形痕迹。
任何洛氏硬度试验的压痕深度均可采用简单的公式计算出来。但是实际上用不着这种计算,因为有一些标准图表可以方便地帮助人们确定这些“最小厚度值”。在某些范围内,这些“最小厚度值”是按10:1或15:1的比例计算出来的,但是大多数是根据低碳钢和淬火回火带钢的不同厚度在实验中所积累的数据绘制的。
对于已知硬度值的试样,其厚度值应位于曲线上方。硬度值为60HRC的试样,其厚度值应大于0.8mm。对于已知厚度的试样,在坐标图上可找到这一厚度值所对应的硬度值,测试范围包括这一硬度值的各个标尺都可以选择,但是为了实现高的灵敏度和精度。通常选用试验力大的那一个标尺。一个厚度为0.5mm的淬火钢试样,它对应的洛氏硬度值为75,可选的标尺为HRD和HRA,试验力大一些的是HRD,所以应选用HRD标尺。同样是0.5mm厚的淬火钢,也可以用表面洛氏硬度计来测试。 0.5mm厚的淬火钢,对应的表面洛氏硬度值为50,可选用的标尺为HR30N和HR45N。这里应选用HR45N标尺。如果是0.5mm厚的软钢或黄铜,没有哪一个洛氏硬度标尺可以选用,只能选用表面洛氏硬度标尺。可选用的标尺是HR30T和HR45T。这里应选用HR45T。
美国标准ASTM E18-02。来选择洛氏硬度标尺更加方便,更加直观。
可以很方便地找到一个厚度——硬度值组合所对应的坐标点,凡是这一点左侧的标尺都可以选用,但是应注意的是,为了提高灵敏度和精度,在该点左侧可选标尺中应尽量选择试验力最大的一个标尺,也就是选择最靠近该坐标点的标尺。
例如:对于厚度为0.8mm,硬度值为60HRC的试样应选择HRC标尺。对于厚度为0.8mm,硬度值约为60HRB的试样应选择HRF标尺。对于厚度为0.5mm,硬度值为60HRC试样,应选择HR45N标尺,对于厚度为0.5mm,硬度为60HRB的试样,应选择HR15T标尺。
如果已知的硬度值不是HRC或HRB,则可利用硬度换算表将已知的硬度值换算成HRC或HRB,然后再利用来选择可用的标尺。
也是美国标准ASTM E18-02。洛氏硬度标尺的选择指导使用也很方便和直观。
例如:试样是厚度为0.35mm的硬钢带,其硬度值约63HRC。根据表2.1,63HRC硬度的材料,其厚度至少为0.7mm,才能进行准确的HRC硬度测试。所以这种材料不能采用HRC标尺。若选用其他标尺,可利用“黑色金属硬度换算表”查得63HRC对应于73HRD、83HRA、70HR45N、80HR30N、91HR15N。可知,可选择的硬度标尺为HR30N和HR15N,这里应选用试验力较大的HR30N。
上述例子在利用选择标尺时,也会得出相同的结果。
如果已知表面硬化钢的近似硬化层深度和硬度值,也可以利用上述方法来选择合适的硬度标尺。
用于薄片产品硬度测试的HR30Tm试验
用于薄片产品的HR30Tm试验,其试验条件与HR30T相似,经供需双方协商,允许试样背面出现变形痕迹。多年的应用证明这项试验用于比较目的是非常令人满意的。它可用于硬度值在80HR30T以下,厚度小于0.6mm直至产品标准中给出的最小厚度的产品。这项试验需要使用一个金刚石点砧座(支承面很小的,端面嵌有金刚石的测砧)。金刚石的表面应该是一个经过高度抛光的平面,这种金刚石点砧座可以为试样下表面提供一个标准的磨擦条件,这样就可以提高测试的重复性。
国内外的镀锡板(马口铁)标准中对于材料硬度的要求,规定要采用HR30Tm试验。美国标准规定,在镀锡板硬度测试时要在金刚石点砧座上测试。对于厚度0.55~0.77mm的材料要用HR45T标尺,对于厚度0.21~0.55mm的材料,要用HR30T标尺,对于厚度小于0.21mm的材料,要用HR15T标尺。所有测试值都要用HR30Tm来表示。HR15T和HR45T标尺下的测试值要换算成HR30T标尺的硬度值。
按标尺刻度范围选择
每种洛氏硬度标尺都有一个可用范围,这一点很容易从硬度计刻度盘上的分度来确定。采用金刚石压头的黑色刻度(HRA、HRC、HRD)分为0~100个分度,采用钢球压头的红色刻度(HRB、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK)分为0~130个分度,在表面洛氏硬度计上的分度是0~100。事实上由于种种原因,各种标尺的实际使用范围往往要低于硬度计上的分度范围。
HRC标尺的使用范围是20~70HRC,当硬度值小于20HRC时,因为压头的圆锥部分压入太多,灵敏度下降,这时应改用HRB标尺。尽管HRC标尺被规定的上限使用值为70HRC,但是当试样硬度大于67HRC时,压头尖端产生的压力过大,金刚石容易损坏,压头的寿命会大大缩短,因此一般应改用HRA标尺。
HRA标尺的使用范围是20~88HRA,事实上该标尺的低端也很少采用,因为60HRA已经相当于19HRC,所以HRA标尺一般只用于测试硬质合金。
HRB标尺的使用范围是20~100HRB,当硬度值低于20HRB时,由于钢球的压入深度过大,金属蠕变加剧,试样在试验力作用下的变形时间延长,测试值准确度降低,此时应改用HRF标尺。当硬度值大于100HRB时,因为钢球压入深度过浅,灵敏度降低,精度下降,此时应改用HRC标尺。
尽管标准中规定HRB标尺的使用范围是20~100HRB,但是在我国,由于HRB标尺的中、低值标准硬度块的短缺,使得HRB标尺的实际应用范围只局限于70HRB~100HRB之间,这样就大大地影响了HRB这一洛氏硬度重要标尺在我国的应用,使得在软钢和铜合金硬度测试方面缺少了一个非常重要的检测手段。相应的我国产品标准中材料硬度的测试方面,洛氏硬度试验方法的采用也明显落后于国外标准。
HRF标尺的使用范围是60~100HRF。HRF标尺是国外使用很多的一个标尺,它是测试纯铜和较软的铜合金材料很好的检测手段。但是在我国,也存在标准硬度块短缺的问题,它的应用也受到了很大的限制。
HRG标尺适用于HRB值接近100的材料,当试样硬度值接近HRB100时,如果改用HRG标尺,就可以大大提高测试的灵敏度,从而提高测试精度。