洛氏硬度與洛氏硬度計的研究

　　摘要:硬度試驗無論是在機械制造、精密儀器儀表中，還是在造船，航空，航天工業中，從生產到科研，從選材、加工到成品，都是不可缺少的試驗手段。它在提高產品質量、改進生產工藝方面，起著十分重要的作用。硬度還是保證產品內在質量的主要手段。在生產中，不僅對零件的成品要進行硬度檢驗，就是在加工過程中，也要知道材料的硬度范圍，才好選定加工程序和工具，避免發生故障和造成浪費。因為硬度與金屬、合金的化學成分和金相結構有一定的關系，所以硬度試驗也是一種很好的理化分析和金相研究的方法。可見，硬度試驗在促進國民經濟的發展中起著極其重要的作用。
　　關鍵詞：洛氏硬度 洛氏硬度計
　　中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　一般認為，硬度是一種物質抵抗另一種交堅硬的具有一定形狀和尺寸的物體壓入其表面的能力。硬度試驗方法，可分為靜載壓入法和動載壓入法。通常，所采用的布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等，均屬于靜載試驗法。而其中，目前所用的硬度試驗方法，百分之七十是洛式硬度試驗法。
　　1 洛式硬度的特點與原理
　　洛氏硬度試驗采用測量壓入深度的方法，硬度值通過指示表或投影屏直接讀出，操作簡單迅速，工作效率高，適合于成批量的零部件的檢驗。洛氏硬度試驗法可以根據所測試樣的不同而采用不同的壓頭——金剛石壓頭或鋼球壓頭，使用范圍比較廣泛。此外，洛式硬度計操作方便，容易掌握。因此，洛式硬度試驗在生產中得到廣泛應用，成為檢驗產品質量，確定合理的加工工藝的主要手段。但由于壓頭及測量機構等對測量結果的影響因素較多，致使它的準確度不如維氏、布氏硬度高。
　　洛式硬度試驗法是美國人洛克威爾（S.P.Rockwell和H.M.Rockwell）于1919年提出的。洛式硬度的測定方法是：用規定的壓頭，在先后施加的兩個負荷（預負荷F0和總負荷F）的作用下壓入試樣表面，在總負荷保持一定的時間后卸除主負荷F1，保留預負荷，測量其壓入深度h1。以壓入深度h1和在預負荷作用下的壓入深度h0之差Δh 表示洛式硬度的高低。深度差大，說明硬度值低；深度差小，說明硬度值高。以壓頭軸向位移0.002mm為一個洛式硬度單位，一般從指示表盤上直接讀出。 洛式硬度計之所以施加預負荷，是為了保證測試時起始基線的正確，防止測試技術上的不可靠性，防止有些材料金相組織及表面質量的不可靠性所造成的影響，并可以消除彈性作用。
　　
　　2 洛氏硬度計技術參數對硬度示值的影響分析
　　2.1負荷誤差對硬度示值的影響
　　多次試驗表明，預負荷誤差對硬度示值的影響是：對高硬度范圍影響低，對低硬度范圍影響高;而總負荷誤差對硬度示值的影響是:對低硬度范圍影響較顯著，對高硬度范圍較輕微。總的來說，洛式硬度計負荷誤差，預負荷在±2%以內，總負荷在±0.5%以內，對硬度示值的影響較小，所以在調整硬度計時，一定要將負荷調整到規定的誤差范圍內。
　　2.2主負荷施加速度的影響
　　主負荷施加速度對高硬度值影響較大，對低硬度影響較小，主負荷施加速度高時獲得的硬度值常常低于施加速度低時的硬度值，所以，檢定規程規定，主負荷施加速度指針由動到停的時間為3至6秒。
　　2.3總負荷保持時間對硬度示值的影響
　　總負荷保持時間越長，獲得的硬度值越低，我國規定保持負荷時間為10秒。
　　2.4洛式壓頭對硬度示值的影響
　　金剛石圓錐體壓頭其圓錐角一般為120°，允許誤差為±30″;常用的鋼球壓頭直徑為1.588mm，允許誤差為±0.002