布氏硬度和洛氏硬度的测定方法有什么不同

题目

布氏硬度和洛氏硬度的测定方法有什么不同

答案

两种都是测试硬度的标准,区别在于测量方法不同.
布氏硬度
用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力（F）压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径（L）.布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商.以HBS（钢球）表示,单位为N/mm2(MPa).
其计算公式为：F/π(d/2)2
式中：F--压入金属试样表面的试验力,N；
D--试验用钢球直径,mm；
d--压痕平均直径,mm.
测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用.在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便.布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢,采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料.布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测,由于压痕较大,一般不用于成品检测.
举例：120HBS10/1000/30：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下,保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）.
以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值（HB）,单位为公斤力/mm2 (N/mm2).
洛氏硬度
洛氏硬度试验采用三种试验力,三种压头,它们共有9种组合,对应于洛氏硬度的9个标尺.这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料.最常用标尺是HRC、HRB和HRF,其中HRC标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢.这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法.HRB标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金.HRF标尺用于测试纯铜、较软的铜合金和硬铝合金.HRA标尺尽管也可用于大多数黑色金属,但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料.
表面洛氏硬度试验采用三种试验力,两种压头,它们有6种组合,对应于表面洛氏硬度的6个标尺.表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充,在采用洛氏硬度试验时,当遇到材料较薄,试样较小,表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时,就应改用表面洛氏硬度试验.这时采用与洛氏硬度试验相同的压头,采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力,就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果.表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材料；T标尺适用于类似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG测试的材料.
HRC标尺的使用范围是20~70HRC,当硬度值小于20HRC时,因为压头的圆锥部分压入太多,灵敏度下降,这时应改用HRB标尺.尽管HRC标尺被规定的上限值为70HRC,但是当试样硬度大于67HRC时,压头尖端承受的压力过大,金刚石容易损坏,压头寿命会大大缩短,因此一般应改用HRA标尺.
HRA标尺的使用范围是20-88HRA,由美国标准ASTM E140可以获得以下换算关系：
27HRA≈30HRB
60HRA≈100HRB≈20HRC
85.6HRA≈68HRC
可见,HRA标尺的测试范围涵盖了从软钢（HRB）、硬钢（HRC）到硬质合金的硬度范围.然而,事实上HRA标尺很少用于测试软钢,主要用于测试薄硬钢板、深层渗碳钢和硬质合金.在硬质合金方面,由于技术进步,有些材料硬度已达到93-94HRA,这已超出标准规定.工程上超出HRA高端的测量范围已成为惯例.HRA标尺有一个特殊用途.在使用洛氏硬度计测试钢试样时,如果不知试样是软钢还是硬钢,可先用HRA标尺试测一下,当硬度值小于60HRA时可改用HRB标尺,当硬度值大于60HRA时可改用HRC标尺.
HRB标尺的使用范围是20~100HRB,当硬度值低于20HRB时,由于钢球的压入深度过大,金属蠕变加剧,试样在试验力作用下的变形时间延长,测试值准确度降低,此时应改用HRF标尺.当硬度值大于100HRB时,因为钢球压入深度过浅,灵敏度降低,精度下降,此时应改用HRC标尺.在使用HRB标尺测试钢试样时,一个特别值得注意的地方是：当预先不知道试样是软钢还是硬钢时,决不可使用HRB标尺做测试,因为用钢球压头误测了淬火钢,钢球就可能会变形,钢球压头就会损坏,这是钢球压头损坏的主要原因.遇到这种情况时应先用金刚石压头,用HRA标尺测试一下,再决定是用HRB还是用HRC.
HRF标尺的使用范围是60~100HRF.HRF标尺是国外使用较多的一个标尺,它是测试纯铜和较软的铜合金材料很好的检测手段.但是在我国,也存在标准硬度块短缺的问题,它的应用也受到了限制.
HRG标尺适用于HRB值接近100的材料,对于铍青铜、磷青铜、可锻铸铁这些硬度范围介于HRB标尺的高端和HRC标尺低端的材料,如果改用HRG标尺,就可以大大改善测试的灵敏度,提高测试精度.
分为金属类洛氏硬度,塑料类洛氏硬度(HRR)