在热处理车间和机械加工现场,每一批出炉的齿轮、轴承或模具都需要立即知道其硬度是否合格。如果检测速度太慢,或者需要复杂的制样,不仅影响生产节拍,还可能导致大批量的返工或报废。洛氏硬度正是为了解决这一痛点而生,是目前工业现场使用最频繁的“快检”手段。
洛氏硬度测试概述
洛氏硬度(Rockwell Hardness)是指在规定的初试验力和主试验力作用下,将压头(金刚石圆锥或硬质合金球)压入试样表面,通过测量主试验力卸除后,保留初试验力时的压痕残余深度来确定硬度值的方法。
与布氏和维氏不同,洛氏硬度不需要测量压痕直径,而是直接从表盘或显示屏上读取硬度值,操作极其简便、迅速,且压痕较小,不损伤工件。
常用标尺(HRC, HRB, HRA)
洛氏硬度有多种标尺,针对不同软硬的材料:
- HRC(C标尺):
- 压头:120°金刚石圆锥
- 总试验力:150kgf
- 适用:淬火钢、调质钢、模具钢(硬度范围 20-70 HRC)。这是最常用的标尺。
- HRB(B标尺):
- 压头:1.5875mm (1/16英寸) 硬质合金球
- 总试验力:100kgf
- 适用:软钢、退火钢、铜合金、铝合金(硬度范围 20-100 HRB)。
- HRA(A标尺):
- 压头:120°金刚石圆锥
- 总试验力:60kgf
- 适用:硬质合金、表面硬化层(因试验力小,压痕浅)。
适用范围
- 热处理车间: 快速检验淬火件是否合格。
- 模具制造: 冲压模、注塑模的硬度验收。
- 薄板检测: HR15N/30N/45N 表面洛氏硬度用于测定薄板或渗碳层。
主要检测标准
- GB/T 230.1-2018 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法。
- ASTM E18 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials。
- ISO 6508-1 Metallic materials – Rockwell hardness test。
检测流程
步骤:表面清理。去除氧化皮、锈迹,确保表面平整且底面与支撑台紧密贴合。
步骤:初加载。施加初试验力(10kgf),使压头与试样紧密接触,确立测量基准。
步骤:主加载。施加主试验力(如 140kgf),压头压入试样更深处。
步骤:卸载读数。卸除主试验力,保留初试验力。硬度计自动测量残余深度并显示硬度值。
常见问题(FAQ)
Q:HRC 能测到多少度?
A:一般 HRC 上限为 70 左右。如果超过 70 HRC(如硬质合金),建议改用 HRA 或 维氏硬度(HV),因为此时金刚石压头容易损坏,且分辨力下降。
Q:为什么圆柱面试样测出来偏低?
A:在圆柱面(如轴)上测洛氏硬度,由于曲率的存在,压头更容易压入。标准规定必须对结果加上一个“曲面修正值”(Correction Factor),具体查阅 GB/T 230.1 附录。
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总结
洛氏硬度把热处理质量的关键指标量化验证变成可在产线上快速执行的动作,适合在生产、来料与交付环节进行全生命周期体检式筛查。通过按 GB/T 230.1 等标准控制压头、试验力、表面状态与曲面修正,并在必要时采用维氏/布氏复核,可有效降低批次偏硬导致脆断、偏软导致耐磨不足与早期失效等风险。
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