洛氏硬度計的計量檢定及常見故障探究

陳小龍

（福建省計量科學研究院， 福建 福州 350003）

0 引言

現代生活中人們喜歡用物質作為實際的評價標準，比如硬度、長度、強度、高度、力度等等。就以力度來說，力度可以看做是一個人力氣的評價標準，實際上也是一種抵抗能力的評價，實際上硬度也是如此。從本質來看，硬度其實就是一種材料對抗另一種不同材料擠壓的能力。硬度既可以被我們理解為是一種材料抵抗彈性和塑性變形等改變它原有形狀其變形的能力，也可以表述為這種材料抵抗它殘余變形和抵抗破壞的能力。

1 人為誤差

(1)由于有些技術人員實踐經驗較少，對洛氏硬度計的熟悉程度遠遠不夠，導致測量的人為誤差較大。所以，在操作時，應該讓那些對洛氏硬度計熟悉的人來測量。

(2)如果加荷太過于快速，那么就會導致持荷的時間太短，所測量的低硬度的零件的測量值偏高，然而如果加荷速度太過于慢，就會導致持荷的時間太長，使零件硬度的測量值偏低，所以說加荷速度太快或太慢都會使測量結果不準確，只有保持一個合適的加荷時間，測量結果才會精準。

2 被測零件影響的因素

(1)被測零件表面是否光滑平整，也是決定洛氏硬度計的測驗結果準確與否的一大原因。被測零件的表面越是光滑平整，測出的硬度值就越高；被測零件的表面越是不光滑也不平整，測出的硬度值就越低。

(2)被測零件的表面是否干凈也會對洛氏硬度計的檢測結果有一定影響。被測零件的表面不能有特別厚重的灰塵、鹽漬，也不能有油膩。在零件加負荷的時候，零件會產生移動，當零件表面有油膩時，就相當于有潤滑劑存在，減小了壓頭在壓入時的摩擦，從而導致壓深增加，就會使零件的硬度測量值偏低。如果被測零件測試的部位的氧化層疏松，也會使零件硬度測量值偏低。而氧化層比較厚的，就會導致硬度測量值偏高。所以說，在測量零件的硬度時，必須把零件的表面擦拭干凈，那樣才會得到準確的硬度測量值。

(3)對表面不平整或不規則的零件進行硬度測量，會導致測量的誤差較大，所以在對零件進行硬度測量時，應選用和零件形狀相吻合的工作臺，使零件安放穩當。

3 壓頭的影響

(1)金剛石壓頭不符合技術要求或是使用一段時間后有磨損，操作者如不能判斷金剛石的好壞，可由計量測試機構進行檢定。

(2)鋼球壓頭強度和硬度不夠，容易產生變形。鋼球扳壓扁產生變形后呈橢圓，短軸垂直于零件表面時，壓痕淺，示值高；長軸垂直于零件表面時，壓痕加深，示值降低。

4 載荷方面的問題

(1)初負荷：如果硬度計的彈簧和主軸、杠桿或是百分表之間存在摩擦力，這就會導致100N 的增大或者減小。那么我們就需要去調整那些松曠的螺絲并且把頂桿放到恰當的位置。而且起始線也不能有差異，那樣就會導致初負荷錯誤。所以我們應該事先調整彈簧、杠桿、主軸和百分表的位置，讓各處默契的配合。在將調整塊移動到合適的位置之后擰緊螺絲，同時也要將頂桿的位置固定好，這樣才能確保初負荷的誤差在2%以內。

(2)主負荷：若是杠桿的比例不正確，那么就會出現砝碼和吊桿的配重不準確；主軸、杠桿和砝碼都應該端正水平，不能出現偏斜，否則都會均會有誤差的產生。如果杠桿配比不對，應該及時進行調整，以防側量數據有誤造成不必要的損失。若是刀口使用時間太長而出現了磨損，要及時發現，及時修補，修補不了的應及時更換，切不能因小失大。主軸是一個易疏忽的部位，要多注意它是否已變形，如若變形，應及時矯正。做到了這些，才有可能使主負荷的誤差范圍控制在0.5%以內。

5 硬度計放置不正

（1）對于那些被人們檢測其性能的材料來說，硬度這一特征表示著在適當的壓頭和各種負載作用下，被檢測的材料所表現出的彈性的大小、強度的大小、塑性的好壞、韌性好壞等各種物理性質的綜合性能。由于人們對材料進行檢測，就可以知道這一材料的硬度，那么就可以了解到不同金屬材料的差異，進而可以反應出導致這些差異的原因，如它們的化學成分和內部的組織結構以及它們在不同化學處理時的變化。在了解這些產生差異的原因后，專業技術人員就可以開展更深層次的研究。因此，硬度的檢測極其重要，它被廣泛地應用到各種工廠中，以防止生產因硬度不合格而導致殘次的產品。

在工業發展如此之快的今天，對產品的硬度檢測更是必不可少的。因為硬度的測試方法有所不同，所以可分為以下幾種：靜壓法、劃痕法、回跳發等。其中靜壓法包括布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等；劃痕法有莫氏硬度；回跳法有肖氏硬度和里氏硬度。下面將重點介紹靜壓法中的一種——洛氏硬度。洛氏硬度在檢測金屬材料的硬度是特別常用的，這是因為洛氏硬度壓痕較小，所以可以直接對材料進行檢測，操作和其他方法比起來相對簡單一些，用時更短一些。而且，用洛氏硬度還可以使用不同的標尺，那么就可以測定不同軟硬程度和薄厚不同的各種試樣的硬度，測量結果更加精準，工作效率會更高，所以在工業生產中，尤其是在大批次加工的半成品的檢測中更為常用。

使用洛氏硬度計的工作原理也是非常簡單，那就是在規定的條件下把洛氏硬度計的壓頭壓入材料的表面。

（2）將洛氏硬度計的壓頭壓入試樣表面需要分成兩個步驟。在卸除了主試驗力之后，通過初試驗力來測量試樣表面的壓痕殘余深度h。壓痕殘余深度越深說明試樣的硬度越小，壓痕殘余深度越淺，說明試樣的硬度越大。

洛氏硬度計的結構雖然很簡單，但如果操作不當也會遇到很多的問題。下面，我們將為大家介紹在檢定過程中最常見的導致誤差的原因，同時也為大家說明一下遇到這種情況時的處理方法。如果在測量試樣硬度時，硬度計沒有擺放到水平位置，那么測得的數據就會偏低，不會準確。所以，在測量之前，應該先用水平儀測量一下是否水平，如果不水平，則需要把硬度計放平才能使用。

6 因工作臺和試樣的形狀導致安放不平穩

如果試樣的表面不合格，那么就會產生滑動、滾動或是一端翹起的現象，出現這種情況，不僅僅得不到準確的測量結果，更是會對硬度計造成不可逆轉的損害，所以，工作臺的設計應根據試樣的形狀來確定。

7 硬度計周圍特殊環境的影響。

通常情況下， 大多數生產機器在運轉時會產生一定程度的震動，當所有的生產機器一起運轉時，產生的震動會更大，此時，硬度計受到震動會導致其內部結構出現微小變化，導致示數忽高忽低，從而影響測量結果，因此，硬度計應該安放在離生產機器較遠的沒有震動感的地方。

8 結語

洛氏硬度計的結構雖然很簡單，操作起來也比較方便，但是如果操作人員長期操作不當，檢驗硬度就會失去它原來的準確性，洛氏硬度計就無法檢驗出硬度不夠的產品，從而使次品流入到市場中，這不僅會對客戶造成影響，也會對廠家的聲譽造成很大的影響。