洛氏和维氏硬度试验(精品课件)
精品金属硬度基本知识PPT课件
40～ 77HRD
70～ 100HRE
60～ 100HRF
30～ 94HRG
洛氏硬度标尺的选择
试样材料
高硬度或薄硬材料。如硬质合金、硬化薄钢带、 渗碳后的淬硬钢。
中低硬度材料。如退火后的中低碳钢、不锈钢、 铜合金、超硬铝合金、可锻铸铁等。是应用较广 的洛氏硬度标尺。
淬火及低温回火的一般钢材、冷硬铸铁、珠光体 可锻铸铁、钛合金等，及硬度值超过HRB100的材 料。是应用最广的洛氏硬度标尺。
洛氏硬度试验
批量件、成品件及半成品件的硬度检验。对晶粒粗大且组织 不均的零件不宜采用。A标尺适于测量高硬度淬火件、较小与 较薄件的硬度，以及具有中等厚度硬化层零件的表面硬度。B 标尺适于测量硬度较低的退火件、正火件及调质件。C标尺适 于测量经淬火回火等处理零件的硬度，以及具有较厚硬化层 零件的表面硬度
工件进行逐件检测； 5）对测量操作的要求不高。
缺点：
由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不 同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。
2.4洛氏硬度计检定时常见误差
1 人为误差 技术熟练程度 加荷速度及时间
2 被测零件影响的因素 表面光洁度 表面毛刺、残粉 、氧化皮等 斜面（或锥度）、球面及圆柱体零件
维氏硬度试验的三种方法
试验力范围/N
硬度符号
试验名称
F≥49.03
≥HV5
维氏硬度试验
1.961≤F<49.03
HV0.2～<HV5
小负荷维氏硬度试验
0.09807≤F<1.961
HV0.01～<HV0.2
显微维氏硬度试验
推荐的维氏硬度试验力
维氏硬度试验
洛氏硬度测试.ppt
➢随着测试温度的上升，各种塑料材料的洛氏硬度值都将下降，尤 其是对热塑性塑料的影响更为显著。
试样厚度的影响
➢试样厚度小于 6mm 时，对硬度值的影响较大； ➢试样厚度大于 6mm 时对硬度值的影响较小。 ➢规定试样厚度不得小于 6mm 。
塑料测试技术
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主试验力保持时间的影响
1. 测试原理
用规定的压头对试样先施加初 试验力，接着再施加主试验力
，保留初试验力，用前后两次
初试验力作用下压头压入试样
的深度差h＝h3-h1计算出的硬
度值。 洛氏硬度值：
HR k h c
➢HＲ——洛氏硬度值，无因次数
➢ｋ——常数，用钢材压头时k=130
➢ｃ——常数，约等于0.002 mm
பைடு நூலகம்
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（1）按下式计算洛氏硬度值: HR＝130- e
➢e—卸去主负荷后的压入深度，每单位为0.002mm ➢直接用硬度读数盘读取硬度值。
洛氏硬度值须在数字前应加上前缀标尺字母。
塑料测试技术
三、 影响因素
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试验仪器的影响
➢机架的变形量超过标准；主轴倾斜；压头夹持方式不正常；加荷 不平稳以及压头轴线偏移等。
HR 130 e
塑料测试技术
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3.测试步骤
选定试验标尺
➢所测的洛氏硬度值应在标尺的50～115之间，并核对主负荷、预负 荷及压痕器直径使之与所选标尺相符。
试样放在工作台上，施加初负荷，调整千分表到零点；
保持10s后施加主负荷，保持15s卸去主负荷（保留初负 荷），测量压入深度。
结果计算：
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（1）检索和阅读塑料硬度的测试方法等相关文献，比较不 同测试方法的异同；
第五章 硬度试验ppt课件
第五章 硬度试验
第二节 洛氏及表面洛氏硬度试验方法
一、试验原理
第五章 硬度试验
第二节 洛氏及表面洛氏硬度试验方法
一、试验原理 （一）洛氏硬度试验原理几点说明:
1） 常数K值定为100 和130 的原因：主要是由于所使用的压头与被测材料软 硬程度有关。具体地说，用金刚石圆锥体做压头时，多用于测量较硬的材料，一 般不会出现压入深度残余增量为0.2mm而使硬度值为零的情况。因此将0.2mm深 的压入深度划分为100等分，即100个洛氏硬度单位，则将 K值定为100；当用钢球 做压头时，多用于测定较软金属的硬度，压入深度较深，有可能使e大于0.2mm,若 K值仍定为100，则由式( 1)计算出的硬度值就可能为零或负数，为避免出现这种 情况，将K值定为130，也就是说将0.26mm深的压入深度划分为130等分, 即130个 洛氏硬度单位。 ２）标 尺：标尺就是不同压头和不同总试验力的组合。目的是为了可以用 一种试验机就可以测定从软到硬的金属材料的硬度。每一种标尺用一个大写字母 表示，并加在洛氏硬度符号HR的后面，HR前面为硬度数值。我国洛氏硬度试验标 准中给出了9种标尺，常用的有HRA、HRB、HRC三种。其试验规范见表5-4
第五章 硬度试验
培训内容 第一节布氏硬度试验 第二节洛氏硬度试验 第三节维氏硬度试验 第四节里氏硬度试验 培训要求 一级 二级 掌握： 熟练掌握： 1试验原理 1 试验原理 2试样要求 2 试样要求 3操作要点 3 操作要点 4 试验结果处理 及影响因素
洛氏硬度 维氏硬度
洛氏硬度与维氏硬度1. 引言在材料科学领域中，硬度是一个重要的物理性质，它可以用来衡量材料抵抗外力的能力。
洛氏硬度和维氏硬度是两种常用的测量方法，本文将详细介绍这两种硬度测试方法的原理、应用以及优缺点。
2. 洛氏硬度洛氏硬度（Rockwell hardness）是由美国工程师斯坦利·洛克韦尔于20世纪初发明的一种硬度测试方法。
它通过在被测物体表面施加一定压力后测量压痕深度来确定材料的硬度。
2.1 测试原理洛氏硬度测试原理基于一个简单的事实：当一块较大的负载施加在物体表面时，如果物体足够坚固，那么仅仅会在表面形成微小的压痕。
根据这个原理，洛氏硬度测试使用了一个针尖形状的金属锥头和一个负载（通常是10kg或150kg），通过将锥头压入物体表面并测量压痕深度来计算硬度值。
2.2 测试步骤洛氏硬度测试通常包括以下几个步骤：1.选择适当的金属锥头和负载；2.将物体放置在测试机上，使其与金属锥头接触；3.施加负载并保持一定时间（通常为几秒钟）；4.卸载，并测量压痕的深度。
2.3 应用领域洛氏硬度测试广泛应用于金属材料的硬度测量。
由于其简单、快速和准确的特点，它被广泛用于生产过程中的质量控制以及对材料性能进行评估。
此外，洛氏硬度测试还可以用于比较不同材料之间的硬度差异。
2.4 优缺点洛氏硬度测试具有以下优点：•非常简单和快速，可以在几秒钟内得到结果；•可以测量各种类型的金属材料，包括软、硬和脆性材料；•可以测量不同深度的压痕。
然而，洛氏硬度测试也存在一些缺点：•只能测量表面硬度，无法得到材料内部的硬度信息；•对于非金属材料，由于其特殊的物理性质，可能无法获得准确的硬度值；•在测试过程中，可能会对被测试物体造成永久性损伤。
3. 维氏硬度维氏硬度（Vickers hardness）是由英国科学家乔治·维克斯于1921年发明的一种硬度测试方法。
它通过在被测物体表面施加一定压力后测量压痕的对角线长度来确定材料的硬度。
布氏、洛氏、维氏硬度试验原理及优缺点介绍
v1.0 可编辑可修改布氏、洛氏、维氏硬度试验原理及优缺点介绍硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬的判据，是一个综合的物理量。
材料的硬度越高，耐磨性越好，故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。
硬度的测定常用压入法。
把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。
根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。
一、布氏硬度1、试验原理用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，以相应的试验力F压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，在试样表面留下球形压痕，如左图所示。
布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。
用淬火钢球作压头时，布氏硬度用符号“HBS”表示;用硬质合金球作压头，布氏硬度用符号“HBW”表示。
HBS(HBW)：用钢球（硬质合金球）试验的布氏硬度值；F：试验力（N）；d：压痕平均直径（mm）；D：钢球（硬质合金球）直径（mm）．布氏硬度的单位为N/mm2，但习惯上只写明硬度值而不标出单位。
2、选择试验规范在进行布氏硬度试验时，钢球直径Ｄ、施加的试验力Ｆ和试验力保持时间、应根据被测试金属的种类和试样厚度，按下表所示的布氏硬度试验规范正确地进行选择。
布氏硬度试验规范由布氏硬度值的计算公式可以看出，当所加试验力Ｆ与钢球（或硬质合金球）直径Ｄ已选定时，硬度埴HBS（HBW）只与压痕直径d 有关。
d 越大，则HBS（HBW）值越小，表明材料越软；反之，d 越小，HBS（HBW）值越大，表明材料越硬。
除了采用钢球（或硬质合金球）直径Ｄ为10ｍｍ，试验力Ｆ为3000ｋｇｆ（２９４２１Ｎ），保持时间10－15s的试验条件外，在其它试验条件下测得的硬度值，应在符号HBS的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。
如120HBS10/1000/30，即表示用10mm的钢球作压头，在1000kgf(9807N)的试验力作用下，保持时间为30s后所测得的硬度值为120。
维氏硬度和洛氏硬度 ppt
3 different loads
60 kg 100kg 150kg
-
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Three frequently-used scales*
-
17
Attentions for hardness test
1. Indenter: clean and well seated
2. Specimen: clean and dry, smooth, and free from oxide（氧化物）. flat surface and perpendicular(垂直) to the indenter thickness:at least 10 times the depth of the indentation
of the diagonal length
-
5
Indentation types
There are three kinds of diamond-pyramid indentations:
a) perfect indentation b) pincushion indentation(枕形压痕) c) barreled indentation（桶状压痕）
-
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Test Steps
Use the depth of indentation to express the hardness, the steps are :
1. apply minor load(初始小载荷)——10kg 2. apply major load——60,100,150kg 3. Unload the major load
Hardness Test
陈政 0144139001
2015.5.14
维氏硬度原理PPT幻灯片课件
维氏硬度
• HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以 120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石 方形锥压入器压入材料表面，用载荷值除 以材料压痕凹坑的表面积，即为维氏硬度 值(HV)。
4
测量设备
• 硬度测量仪
5
计算方法
• 计算公式为： • HV=0.102*（F/S）=0.102*[（ 2Fsin （ α /2）
12
洛氏硬度
• 其测量方法是，在规定的外加载荷下，将钢球或金刚石压头垂 直压入待试材料的表面，产生凹痕，根据载荷解除后的凹痕深 度，利用洛氏硬度计算公式HR=（K-H）/C便可以计算出洛氏硬 度。洛氏硬度值显示在硬度计的表盘上，可以直接读取。 上述公式中，K为常数，金刚石压头时K=0.2MM，淬火钢球压头 时K=0.26MM；H为主载荷解除后试件的压痕深度；C也为常数， 一般情况下C=0.002MM。由此可以看出，压痕越浅，HR值越大， 材料硬度越高。对于硬度较高的制刀材料，制刀界通用HRC来 表示刀锋硬度，比如60HRC，即代表在试验载荷为1471.1N、使 用顶角为120°的金刚石圆锥压头时，被试材料的压痕深度为 0.08MM。 一般而言，硬度越高，抗磨损能力越高，但脆性也越大。一般 高速钢的硬度在62~66HRC，高性能高速钢63~70HRC，硬质合金 刀具70~75HRC。
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测量范围
• 维氏硬度计测量范围宽广，可以测量目前 工业上所用到的几乎全部金属材料，从很 软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的 材料（3000个维氏硬度单位）都可测量。
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硬度表示
• HV前面的数值为硬度值，后面则为试验力， 如果试验力保持时间不是通常的10-15秒， 还需在试0---采用30千克力的试验力， 保持20秒，得到硬度值为600.
洛氏硬度和维氏硬度
洛氏硬度、布氏硬度等硬度具体区别和换算1.钢材的硬度：金属硬度的代号为H。
按硬度试验方法的不同，2.常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC 较为常用。
3.HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。
两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。
4.HV-适用于显微镜分析。
维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。
5.HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。
2、HB - 布氏硬度；布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。
洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。
3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。
以0.002毫米作为一个硬度单位。
当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。
它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。
根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
另外：1. HRC含意是洛式硬度C标尺，2. HRC和HB在生产中的应用都很广泛3. HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－6504. 若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。
洛氏、布氏、维氏硬度计的测试原理
洛氏、布氏、维氏硬度计的测试原理一、洛氏硬度的测量原理洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。
它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。
通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。
图14-1表示了洛氏硬度的测量原理。
图中：0-0：未加载荷，压头未接触试件时的位置。
1-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。
h0包括预载所引起的弹形变形和塑性变形。
2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。
3-3：去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置，压头压入试样的深度为h1。
由于P1所产生的弹性变形被消除，所以压头位置提高了h，此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。
实际代表主载P1造成的塑性变形深度。
h值越大，说明试件越软，h值越小，说明试件越硬。
为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K减去压痕深度h 的数值来表示硬度的高低。
并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为：为了扩大洛氏硬度的测量范围，可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标度的洛氏硬度。
洛氏硬度共有15种标度供选择，它们分别为：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV。
其中常用的几种标度列表如下：表14-1 各种洛氏硬度值的符号及应用二、布氏硬度的测量原理选择一事实上的载荷P，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d，计算出压痕面积，算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号HB表示。
布氏硬度的测量原理如图11-2所示。
设压痕的深度为h，则压痕的球冠面积为：(14-2)式中：P——测试用的载荷(kg)；D——压头钢球的直径(mm)；d——压痕直径(mm)；F——压痕面积(mm2)。
维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度的区别及应用
维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度的区别及应用在金属材料选用时，经常遇到维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度等不同的硬度标准，这三者之间是什么关系呢？该如何选择？维氏硬度（Vicker s hardne ss）是表示材料硬度的一种标准，由英国科学家维克斯首先提出，表示为HV。
以49.03~980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用材料压痕凹坑的表面积除以负荷值，即为材料的维氏硬度值。
它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。
维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，试验负荷1.961~49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度，试验负荷<1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
布氏硬度（Brinel l Hardne ss）由瑞典工程师布林南尔于1900年提出，表示为HB。
其测定原理是用一定大小的试验力F(N),把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm)，然后按公式求出硬度值。
由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F 和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。
因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。
一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其压痕直径越小。
布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。
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❖ 一、试验原理 ❖ 二、试样及试验设备 ❖ 三、试验操作要点 ❖ 四、应用范围及优缺点
一、试验原理
洛氏硬度试验方法与布氏硬度试验方法不同，它不是通过测量压痕 面积来计算硬度值，而是采用测量压痕深度的方法来表示材料的硬 度。
压头采用锥角为120o的金刚石圆锥或一定直径的压头。
1—在初始试验力F0下的压入深度； 2—在总试验力F0+F1下的压入深度； 3—去除主试验力F1后的弹性回复深 度；
F0
F 0+F 1
F0Leabharlann 洛氏硬度计算公式HR = N –H/S
N-常数，对于A、C、D、N、T标 尺,N=100；其他标尺，N=130； H－残余压痕深度，mm； S－常数，S=0.002mm。
洛氏硬度计根据压头类型和主载荷不同，分为九个 标尺，常用的标尺为A、B、C。
压头 （1）金刚石压头锥角120°，顶部曲率半径为0.2mm （2）硬质合金球直径为1.5875mm或3.715mm
三、试验操作要点
（一）实验温度 实验一般在10℃～35℃的室温下进行。 对精度要求较高的试验，室温应控制在（23±5）℃ （二）洛氏硬度实验标尺的选择
洛氏硬度标尺 A B C D E F G H K
15N 30N 45N 15T 30T 45T
适用范围 （20～88）HRA （20～100）HRB （20～70）HRC （40～77）HRD （70～100）HRE （60～100）HRF （30～94）HRG （80～100）HRH （40～100）HRK （70～94）HR15N （42～86）HR30N （20～77）HR45N （67～93）HR15T （29～82）HR30T （10～72）HR45T
缺点
维氏硬度试验效率低， 要求较高的试验技术， 对于试样表面的光洁度 要求较高，通常需要制 作专门的试样，操作麻 烦费时，通常只在实验 室中使用。
谢谢观看
2020/8/9
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二、试样及试验设备
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
❖ 维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的 数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。
❖ 维氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的优点。
小
负
荷
维
显微维氏硬度计
氏
硬
度
计
三、试验操作要点
四、优缺点
优点
压痕正方形，轻廓清晰， 对角线测量准确，因此， 维氏硬度试验是常用硬度 试验方法中精度最高的， 同时它的重复性也很好， 这一点比布氏硬度计优越。
（3）试样厚度 对于用金刚石圆锥压头进行试验，试样或试验层厚度 不小于残余压痕深度的10倍；对于用硬质合金球压头进行试验，试 样或试验层的厚度不小于残余压痕深度的15倍。
实验设备
在规定条件下，将压头分2个步骤压入
试样表面。卸除主试验力后，在初试验力
下测量压痕残余深度H。以压痕残余深度
H代表硬度的高低。
应用举例 硬质合金、钛、薄钢片等 低碳钢、铜、铝合金等
钢、硬铸铁等 薄钢片、中等深度硬化钢等 铸铁、铝和镁及轴承合金等
退火铜、合金等 可锻铁、磷青铜等合金
铝、锌、铝板 轴承金属、较软金属等
淬火、回火钢和渗碳钢等
薄铝板等
四、应用范围及优缺点
优点 缺点
操作简便，压痕小，适用范围广。 测量结果分散度大。
4—残余压入深度h； 5—试样表面； 6—测量基准面； 7—压头位置
二、试样及试验设备
试样
（1）试样制备及加工 试样的胚料可采用各种冷热加工方法从原料或 机件上切取。在加工时，要注意不要使表面产生明显硬化层，以免 影响实验结果的准确性。
（2） 试样表面及支撑面的要求 试样表面应尽可能是平面，无氧化 皮及其他污物，表面的粗糙度Ra一般不大于0.8μm，试样支承面要 平整并与试验面平行
测量范围：
HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。
目录
❖ 一、试验原理 ❖ 二、试样及试验设备 ❖ 三、试验操作要点 ❖ 四、应用范围及优缺点
一、试验原理
采用正四棱锥体金 刚石压头，在试验 力作用下压入试样 表面，保持规定时 间后，卸除试验力， 测量试样表面压痕 对角线长度d