1、GB/T230.1-2009金屬洛氏硬度試驗金屬洛氏硬度試驗 部分部分:試驗方法試驗方法(A、B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 、 H 、 K 、 N 、 T標尺標尺)洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗美國的洛克威爾（美國的洛克威爾（H.M.Rockwell和和S.P.Rockwell）1914年年7月月15日設計了第一臺洛氏硬度計日設計了第一臺洛氏硬度計1919年和年和1921年年S.P.Rockwell又進行了兩次改進設計又進行了兩次改進設計1930年年4月月16日威爾遜（日威爾遜（C.H.Wilson）設計出新的洛氏硬度計設計出新的洛氏硬度計洛氏硬度設備比較簡單（不需要測量顯微鏡）洛氏硬

2、度設備比較簡單（不需要測量顯微鏡）壓痕深度測量容易自動化，操作簡單，壓痕深度測量容易自動化，操作簡單，試驗面制備容易，操作簡單，工作效率高。試驗面制備容易，操作簡單，工作效率高。在試驗過程中，在試驗力作用方向上，容易引起誤差。在試驗過程中，在試驗力作用方向上，容易引起誤差。操作不當易造成金剛石壓頭損壞。操作不當易造成金剛石壓頭損壞。對國際標準對國際標準ISO的以下內容進行了修改：的以下內容進行了修改：刪除了刪除了ISO的前言和引言；的前言和引言； 用用“.”代替小數點的代替小數點的“,”；增加了對試樣增加了對試樣表面粗糙度表面粗糙度的建議；的建議；增加了增加了試驗結果有效位數試驗結果有效位數的

3、規定；的規定；修改了附錄修改了附錄G洛氏硬度洛氏硬度測量不確定度測量不確定度分析方法；分析方法；本部分對原本部分對原2003國家標準在內容進行了修改：國家標準在內容進行了修改：增加了試驗范圍的解釋和說明；增加了試驗范圍的解釋和說明； 指出指出硬質合金球型壓頭硬質合金球型壓頭為標準型洛氏硬度壓頭。為標準型洛氏硬度壓頭。增加增加對活性金屬的硬度試樣的規定對活性金屬的硬度試樣的規定；對對可能產生過度塑性變形的試樣進行試驗時的加荷時間做出規定可能產生過度塑性變形的試樣進行試驗時的加荷時間做出規定；新標準中沒有試驗點數的規定新標準中沒有試驗點數的規定；增加了對增加了對測量結果不確定度測量結果不確定度的說

4、明。的說明。增加了資料性附錄增加了資料性附錄G（硬度測量值的不確定度評定硬度測量值的不確定度評定）。）。 本部分的附錄本部分的附錄A、B、C、D為規范性附錄，附錄為規范性附錄，附錄E、F、G為資料性附錄。為資料性附錄。 E操作者對操作者對硬度計定期檢查硬度計定期檢查的方法的方法操作者對操作者對硬度計期間檢查的方法的方法 1、范圍、范圍適用于金屬材料測定洛氏硬度和表面洛氏硬度適用于金屬材料測定洛氏硬度和表面洛氏硬度.表表1中中(包括包括9個洛氏標尺個洛氏標尺, 6個表面洛氏硬度標尺個表面洛氏硬度標尺) 各標尺適用的范圍見標準中的表各標尺適用的范圍見標準中的表1 洛氏硬度標尺洛氏硬度標尺. 對于對

5、于A、B、C等標尺的適用范圍為等標尺的適用范圍為: HRA 20HRA88HRA HRB 20HRB100HRB HRC 20HRC70HRC（ （其余略）（其余略）2、文獻、文獻修改采用國際標準修改采用國際標準ISO 6508.1-2005 金屬材料金屬材料 洛氏硬度試驗洛氏硬度試驗 第第1部分部分:試驗方法試驗方法GB/T 230 -2009 金屬材料洛氏硬度試驗金屬材料洛氏硬度試驗分為三部分：分為三部分：第第1部分：試驗方法部分：試驗方法(2009)第第2部分：硬度計的檢驗部分：硬度計的檢驗(待批待批)第第3部分：標準塊的標定部分：標準塊的標定(待批待批)國際標準國際標準ISO 6508

6、-1:2005Metallic materials- Rockwell hardness test Part 1:Test MethodISO 6508-2:2005Metallic materials- Rockwell hardness test Part 2:Verification and calibration of testing machinesISO 6508-3:2005Metallic materials- Rockwell hardness test Part 3:Calibration of reference blocks美國標準美國標準ASTM E 19-08 St

7、andard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials3、試驗原理、試驗原理 將壓頭將壓頭(金剛石圓錐、硬質合金球金剛石圓錐、硬質合金球) 分兩步壓入試樣表面分兩步壓入試樣表面, 經規定保持時間后經規定保持時間后, 卸除主試驗力卸除主試驗力, 測量在初試驗力下的殘余壓痕深度測量在初試驗力下的殘余壓痕深度 (參見標準中的圖參見標準中的圖). 硬度值按下式確定硬度值按下式確定: 洛氏硬度洛氏硬度 N為給定標尺的硬度數為給定標尺的硬度數: 對于對于A,B,C和和N,T標尺標尺, N=100; 對于對于B,E,F,G,H和和K標尺

8、標尺,N=130。 h為殘余壓痕深度為殘余壓痕深度; S為給定標尺的單位為給定標尺的單位: 對于洛氏對于洛氏A,B,C,D,E,F,G,H,K, S=0.002mm 對于對于N,T表洛標尺表洛標尺S=0.001mm.ShN 試驗原理示意試驗原理示意0F10FF 0F1234567h4、硬度符號、硬度符號 A、C和和D標尺洛氏硬度標尺洛氏硬度,用硬度數加符號用硬度數加符號 “HR”加標尺加標尺 “字母字母”表示。表示。 例如例如88HRA, 70HRC, 77HRD。 B 、 E 、 F 、 G 、 H和和K標尺洛氏硬度標尺洛氏硬度,用用硬度數加符號硬度數加符號 “HR”加標尺加標尺 “代號代號

9、”加壓加壓頭頭 “代號代號”表示表示. 鋼球壓頭代號為鋼球壓頭代號為 “S”, 硬硬質合金球為質合金球為 “W”。 例如例如,60HRBS, 60HRBW.硬度符號硬度符號 N標尺表面洛氏硬度標尺表面洛氏硬度, 硬度數加符號硬度數加符號 “HR”加標尺加標尺 例如：例如：70HR15N T標尺表面洛氏硬度標尺表面洛氏硬度, 用硬度數加符號用硬度數加符號 “HR” 加標尺加壓頭代號加標尺加壓頭代號 例如：例如：67HR15TS 67HR15TW 5、試驗設備、試驗設備 壓頭壓頭 表洛表洛6個標尺個標尺: - 3個個N標尺標尺(圓錐壓頭圓錐壓頭)； - 3個個T標尺標尺(使用使用1,5875mm)

10、球球; 洛氏洛氏A,C和和D 標尺標尺, 使用使用圓錐壓頭圓錐壓頭; 洛氏洛氏B,F和和G 標尺標尺, 使用使用1.5875mm球球(W,S); 洛氏洛氏E,H,K 3個標尺個標尺, 使用使用3.175mm球球(W,S) 硬度計的直接檢驗硬度計的直接檢驗硬度計、壓頭和壓痕深度測量裝置硬度計、壓頭和壓痕深度測量裝置 均應符合均應符合GB/T230.2-200X的規定要求的規定要求.2. 壓頭壓頭 金剛石圓錐壓頭金剛石圓錐壓頭: 錐角錐角120, 頂部曲率半徑頂部曲率半徑0.2mm. 球壓頭球壓頭: 直徑直徑1.5875mm或或3.175mm, 硬質合金球硬質合金球.硬度計示值誤差和示值重復性硬度

11、計示值誤差和示值重復性 (JJG112-2003)間接檢驗間接檢驗 GB/T230.2-200XHHH表表1 (續續)b 以較大為準以較大為準HH6、試樣、試樣 試樣制備應盡可能避免受熱或冷加工的影響試樣制備應盡可能避免受熱或冷加工的影響; 試樣的試驗面應光滑平坦試樣的試驗面應光滑平坦,無氧化皮和外來污物無氧化皮和外來污物; 表面粗糙度不大于表面粗糙度不大于Ra 1.6 m ; 可能會與壓頭粘結的活性金屬的硬度試驗時，例可能會與壓頭粘結的活性金屬的硬度試驗時，例如鈦，可以使用某種合適的油性介質例如煤油。如鈦，可以使用某種合適的油性介質例如煤油。使用的介質應在試驗報告中注明。使用的介質應在試驗報

12、告中注明。 試樣或試驗層最小厚度試樣或試驗層最小厚度: - 金剛石圓錐壓頭的試驗金剛石圓錐壓頭的試驗 10h - 球壓頭的試驗球壓頭的試驗 15h在凸圓柱面或凸球面或凹面試驗凸圓柱面或凸球面或凹面試驗 試樣的試驗面為試樣的試驗面為凸圓柱面或凸球面凸圓柱面或凸球面, 試驗結試驗結果需按相應的附錄果需按相應的附錄進行修正進行修正(附錄附錄)。 在凹面上試驗時，應專門協商。在凹面上試驗時，應專門協商。 7、試驗程序、試驗程序 溫度溫度: 試驗一般在試驗一般在室溫室溫1035 下進行下進行; 在在7.1 試驗一般在試驗一般在1035室溫下進行。室溫下進行。洛氏硬洛氏硬度試驗應選擇在較小的溫度變化范圍內

13、進行，因為度試驗應選擇在較小的溫度變化范圍內進行，因為溫度的變化可能會對試驗結果有影響溫度的變化可能會對試驗結果有影響.（？）（？） （對照（對照ISO 6508.1-2005 上面一句話有問題）上面一句話有問題） However, because temperature variation may affect the results, users of Rockwell test may choose to control the temperature within a tighter range. 可是，由于溫度變化會影響結果時，洛氏硬度試驗人員可可是，由于溫度變化會影響結果時，洛氏硬

14、度試驗人員可 以選擇將溫度控制在一個比較窄的范圍內。以選擇將溫度控制在一個比較窄的范圍內。注：試樣的溫度和硬度計的溫度也可能會影響試驗結果，注：試樣的溫度和硬度計的溫度也可能會影響試驗結果， 因此試驗人員應該確保試驗溫度不會影響試驗結果。因此試驗人員應該確保試驗溫度不會影響試驗結果。試驗條件和方法試驗條件和方法- 試樣應試樣應平穩地放在剛性支承物上，并使壓頭軸線與試樣表平穩地放在剛性支承物上，并使壓頭軸線與試樣表面垂直，避免試樣產生位移。面垂直，避免試樣產生位移。 圓柱形試樣作適當支承，例如放置在洛氏硬度值不低于圓柱形試樣作適當支承，例如放置在洛氏硬度值不低于60HRC的帶有的帶有V型槽的試臺

15、上。型槽的試臺上。 - 使壓頭與試樣表面接觸，無沖擊和振動地施加初試驗力使壓頭與試樣表面接觸，無沖擊和振動地施加初試驗力F0，初試驗力保持時間不應超過初試驗力保持時間不應超過3s。 從初試驗力從初試驗力F0施加至總試驗力施加至總試驗力F的時間應的時間應 不小于不小于1s且不大于且不大于8s。 總試驗力保持時間總試驗力保持時間4s 2s; - 然后卸除主試驗力然后卸除主試驗力F1，保持初試驗力，保持初試驗力F0，經短時間穩定后，經短時間穩定后，進行讀數。進行讀數。 對于壓頭持續壓入而呈現過度塑性流變（壓痕對于壓頭持續壓入而呈現過度塑性流變（壓痕 蠕變）的試樣，應保持施加全部試驗力。蠕變）的試樣，

16、應保持施加全部試驗力。 當產品標準中另有規定時，施加全部試驗力的當產品標準中另有規定時，施加全部試驗力的 時間可以超過時間可以超過6s。 這種情況下，實際施加試驗力的時間應在試驗這種情況下，實際施加試驗力的時間應在試驗 結果中注明（例如，結果中注明（例如，65HRFW，10s）。）。 兩相鄰壓痕中心間的距離兩相鄰壓痕中心間的距離4倍壓痕直徑倍壓痕直徑, 并且并且2mm. 任一壓痕中心至試樣邊緣的距離任一壓痕中心至試樣邊緣的距離2.5倍壓倍壓痕直徑痕直徑 并且并且1mm. 新標準中沒有試驗點數的規定新標準中沒有試驗點數的規定 舊標準：舊標準：無其他規定時無其他規定時,每試樣試驗點不少于每試樣試驗

17、點不少于4點點,第第1試驗點不計試驗點不計(即即3有效點有效點).結果數值的修約結果數值的修約 測得的硬度結果數值應測得的硬度結果數值應至少精確至至少精確至0.5HR. 按照這要求按照這要求, 報告硬度結果應精確至報告硬度結果應精確至0.5HR或或更精確更精確(例如例如精確到精確到0.1HR). 因為洛氏硬度由因為洛氏硬度由硬度計顯示或讀出硬度計顯示或讀出, 要符合這要求要符合這要求, 硬度計的硬度計的分辨力應至少為分辨力應至少為0.5HR單位單位. 硬度計的分辨力優于硬度計的分辨力優于0.1HR時時, 如無具體說明如無具體說明,可以將讀數修約可以將讀數修約(修約間隔為修約間隔為0.1HR),

18、 硬度計硬度計的的分辨力劣于分辨力劣于0.5HR時時, 不符合本標準要求不符合本標準要求.8、測量結果不確定度、測量結果不確定度試驗報告應包括以下內容：試驗報告應包括以下內容：a) GB/T 230.1-2009的編號；的編號；b) 與試樣有關的詳細資料；與試樣有關的詳細資料；c) 不在不在10-35的試驗溫度；的試驗溫度；d) 試驗結果；洛氏硬度值應至少精確試驗結果；洛氏硬度值應至少精確0.5HR；e) 不在本標準規定之內的操作；不在本標準規定之內的操作；f) 影響試驗結果的各種細節；影響試驗結果的各種細節；g) 如果施加全部試驗力的時間超過如果施加全部試驗力的時間超過6s，應注明，應注明

19、準確施加試驗力的時間。準確施加試驗力的時間。9、試驗報告、試驗報告10 附錄附錄A (規范性附錄規范性附錄) 薄產品薄產品HR30Tm試驗規范試驗規范 適用于厚度小于適用于厚度小于0.6mm至產品標準規定的最至產品標準規定的最小厚度小厚度. 經協議經協議,允許試驗后背面出現變形痕跡允許試驗后背面出現變形痕跡(在在HRT試驗不允許試驗不允許). 試臺使用金剛石平板試臺使用金剛石平板(直徑約直徑約4.5mm). 兩壓痕中心間距離和任一壓痕中心至試樣邊兩壓痕中心間距離和任一壓痕中心至試樣邊緣緣5mm. 以上幾點不同于以上幾點不同于HRT試驗試驗. 凸圓柱面洛氏凸圓柱面洛氏N和和T標尺硬度標尺硬度 修

20、正時的線性內插法計算修正時的線性內插法計算 按附錄按附錄C的表的表C.3和表和表C.4的規定的規定, 對凸圓柱面洛氏對凸圓柱面洛氏N和和T標尺硬度修正時標尺硬度修正時, 不在表中給出的值可通過不在表中給出的值可通過線性內插法求得線性內插法求得. 線性內插法按如公式下計算線性內插法按如公式下計算:abbacacbcxxyxxyxxy例例1: 表表C.4(T標尺標尺), 相同半徑下不同硬度的內插相同半徑下不同硬度的內插: 表面洛氏硬度讀數表面洛氏硬度讀數 圓柱半徑圓柱半徑 修正值修正值 80 1.6 3 90 1.6 1.5 現在求表面洛氏硬度讀數為現在求表面洛氏硬度讀數為 84時的修正值時的修正

21、值yc為多為多少少. 此時已知此時已知: 求得當表面洛氏硬度讀數為求得當表面洛氏硬度讀數為84時的修正值為時的修正值為 2.4,修約到修約到0.5, 得修正值得修正值2.5。 5 .13bayy9080baxx84cx例例2: 表表 C.4(T標尺標尺), 相同硬度下不同半徑間硬度內相同硬度下不同半徑間硬度內插插 圓柱半徑圓柱半徑 硬度讀數硬度讀數 修正值修正值 1.6mm 80 3 3.2mm 80 2現在求半徑為現在求半徑為 2.4mm時的硬度修正值時的硬度修正值yc為多少為多少. xa=1.6 xc=2.4 ya=3 xb=3.2 yb=2當半徑當半徑 為為2.4mm時的硬度修正值為時的

22、硬度修正值為 2.5。 洛氏硬度試驗影響因素洛氏硬度試驗影響因素試樣表面機加工粗糙度試樣表面機加工粗糙度試樣粗糙度對試驗結果有影響試樣粗糙度對試驗結果有影響,例如下面的試驗數據例如下面的試驗數據m 這組試驗數據看出這組試驗數據看出, 當粗糙度值大于當粗糙度值大于0.8 時時, 隨著粗糙度增加而洛氏硬度示值與標準塊隨著粗糙度增加而洛氏硬度示值與標準塊的標準標稱值之差增加的標準標稱值之差增加, 差值為負差值為負, 硬度值降低硬度值降低.粗糙度值小于粗糙度值小于0.8 值變小值變小. 粗糙度增大粗糙度增大,數數據分散也增大據分散也增大. 可見當粗糙度明顯影響硬度結果時可見當粗糙度明顯影響硬度結果時,

23、 應提高粗應提高粗糙度要求糙度要求, 標準規定不大于標準規定不大于1.6mmm試樣最小厚度影響試樣最小厚度影響 試樣的厚度在一定范圍內影響硬度測量明試樣的厚度在一定范圍內影響硬度測量明顯顯. 經過很多試驗和研究經過很多試驗和研究, 得到總的趨向得到總的趨向: 1) 對于對于A和和C標尺標尺, 試樣厚度超過殘余壓痕試樣厚度超過殘余壓痕深度深度10倍倍, 對于對于B標尺標尺, 超過超過15倍時倍時, 對硬度對硬度測量無影響測量無影響. 2) 當試樣在試驗后背面出現變形痕跡時當試樣在試驗后背面出現變形痕跡時,試試驗結果偏低驗結果偏低. 3) 試樣厚度小至一定值時試樣厚度小至一定值時, 硬度示值偏高硬

24、度示值偏高,此時硬度值不正確此時硬度值不正確.試驗力保持時間的影響試驗力保持時間的影響 試驗力保持時間對硬度測量有影響試驗力保持時間對硬度測量有影響, 總趨向總趨向是保持時間增加硬度降低是保持時間增加硬度降低, 達到一定時間后達到一定時間后,硬度測量值趨向于穩定硬度測量值趨向于穩定. 為了充分完成塑性為了充分完成塑性變形變形, 規定保持試驗力時間是必要的規定保持試驗力時間是必要的. 壓痕間距和壓痕至邊緣的距離的影響壓痕間距和壓痕至邊緣的距離的影響 由于壓痕周圍的金屬塑性應變硬化由于壓痕周圍的金屬塑性應變硬化, 造成相鄰壓痕硬造成相鄰壓痕硬度值增高度值增高. 因此因此,洛氏硬度壓痕之間的最小距離

25、應確洛氏硬度壓痕之間的最小距離應確保壓痕周圍應變硬化不影響相鄰壓痕的硬度保壓痕周圍應變硬化不影響相鄰壓痕的硬度. 相鄰壓相鄰壓痕中心的距離應大于壓痕直徑的痕中心的距離應大于壓痕直徑的4倍倍, 且不小于且不小于2mm. 壓痕距離試樣邊緣太近壓痕距離試樣邊緣太近, 試驗結果偏低試驗結果偏低. 壓痕中心至試樣邊緣應不小于壓痕直徑的壓痕中心至試樣邊緣應不小于壓痕直徑的2.5倍倍, 且且不小于不小于1mm.操作者日常對硬度計的檢查操作者日常對硬度計的檢查 因為洛氏硬度試驗是因為洛氏硬度試驗是測量壓痕深度的測量壓痕深度的，存在任何虛，存在任何虛假位移都影響試驗結果。檢查前假位移都影響試驗結果。檢查前, 在試樣上預先壓在試樣上預先壓兩個壓痕兩個壓痕, 以保證試樣、壓頭及支座處于正常工作以保證試樣、壓頭及支座處于正常工作狀態，消除虛假位移和預測硬度狀態，消除虛假位移和預測硬度(此兩壓痕不作試此兩壓痕不作試驗結果數據驗結果數據)，以便選擇硬度標準塊，以便選擇硬度標準塊. 然后在與材