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洛氏硬度計(jì)說(shuō)明書(shū)
一、概述
所謂硬度，就是一種材料抵抗另一較硬的具有一定形狀和尺寸的物體壓入其表面的阻力。
在金屬材料的機(jī)械性能試驗(yàn)中，zui簡(jiǎn)單、更容易施行的乃是金屬的硬度實(shí)驗(yàn)方法。由于這種試驗(yàn)具有生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確以及不致使事件遭受破壞，且在很多情況下可以完成其它機(jī)械性能試驗(yàn)方法所不能完成的工作。所以，硬度試驗(yàn)的方法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室和車(chē)間內(nèi)。
金屬硬度的測(cè)定方法很多，而洛氏硬度試驗(yàn)則是應(yīng)用的方法。
本硬度計(jì)系根據(jù)洛氏硬度試驗(yàn)的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
二、洛氏硬度試驗(yàn)原理
所謂洛氏硬度試驗(yàn)，是用特殊的壓頭（金剛石壓頭或鋼球壓頭），在先后施加兩個(gè)試驗(yàn)力（初試驗(yàn)力和總試驗(yàn)力）作用下壓入金屬表面來(lái)進(jìn)行，總試驗(yàn)力F為初試驗(yàn)力F0及主試洛氏硬度值是施加總試驗(yàn)力F并卸除主試驗(yàn)力F1后，在初試驗(yàn)力F0繼續(xù)作用下，由于主試驗(yàn)力F0所引起的殘余壓入深度值e來(lái)計(jì)算。
h0表示在初試驗(yàn)力F0作用下，壓頭壓入被試材料的深度。h1表示在已施加總試驗(yàn)力F并卸除主試驗(yàn)力F1，但仍保留初試驗(yàn)力F0壓頭壓入被試材料的深度。
深度差e=h1—h0即被用來(lái)表示被試材料硬度的高低。
在實(shí)際應(yīng)用中，為了硬的材料得出的硬度值比軟的材料得出的硬度值高，以符合一般的習(xí)慣，因而被試材料的硬度值尚須用公式加以適當(dāng)?shù)淖儞Q。
即：
HR=C/K-（h1-h0）
式中：K為一常數(shù)，其值在采用金剛石壓頭時(shí)為0.2；采用鋼球壓頭時(shí)為0.26。
C為另一常數(shù)，代表指示器讀數(shù)盤(pán)每一個(gè)刻度相當(dāng)于壓頭壓入被試材料的深度，其值為0.002毫米。
HR為標(biāo)注洛氏硬度的符號(hào)。當(dāng)采用金剛石壓頭及1471N（150公斤力）的總試驗(yàn)力試驗(yàn)時(shí)，在所得的硬度值后邊應(yīng)標(biāo)注HRC；當(dāng)采用金剛石壓頭及588.4N（60公斤力）總試驗(yàn)力實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)標(biāo)注HRA；當(dāng)采用鋼球壓頭及980.7N（100公斤力）總試驗(yàn)力實(shí)驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)標(biāo)注HRB。
在實(shí)際應(yīng)用中，被試材料的硬度值可以從硬度計(jì)指示器上相應(yīng)的刻度C或B直接讀出，并不需要根據(jù)上述公式加以計(jì)算。
三、使用范圍
實(shí)驗(yàn)時(shí)可按下表選擇所用壓頭和試驗(yàn)力數(shù)值以及有效測(cè)量范圍。
刻度
符號(hào)壓頭總試驗(yàn)力
N（公斤力）標(biāo)注硬度的符號(hào)允許測(cè)量范圍
C
B
A￠1.588毫米鋼球tgmk吧4
120°金剛石
120°金剛石1`65tf4edcnmjhbHRB
HRC
HRA30—100
20—70
＞70
壓頭與試驗(yàn)力zui廣泛的幾種組合如下：
A刻度：頂角為120°的圓錐體，金剛石壓頭，總試驗(yàn)力為588.4N（60公斤力）。用于測(cè)量較硬測(cè)量的硬度。
C刻度：頂角為120°的圓錐體金剛石壓頭，總試驗(yàn)力1471N（150公斤力）。用于測(cè)定經(jīng)過(guò)熱處理的鋼制品的硬度。應(yīng)用范圍20—70HRC，若試樣硬度低于20HRC，則金剛石壓頭壓入試樣較深，這樣，由于壓頭的形狀不正確所造成的誤差增大，因而使測(cè)得的結(jié)果不夠準(zhǔn)確。若試樣的硬度高于70HRC時(shí)，則金剛石壓頭壓入事件的深度很淺，在壓頭將產(chǎn)生一個(gè)很大的壓力，金剛石壓頭很可能因此損壞。
B刻度：直徑為￠1.588毫米的鋼球壓頭，總試驗(yàn)力為980.7N（100公斤力）。用于測(cè)定較軟的或中等硬度的金屬以及未經(jīng)淬硬的鋼制品。應(yīng)用范圍為20—100HRB，當(dāng)試樣硬度低于20HRB時(shí)，在多數(shù)情況下都開(kāi)始出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象，且鋼球與試樣的接觸面積過(guò)大，所以測(cè)量結(jié)果就不準(zhǔn)確了。當(dāng)試樣硬度高于100HRB時(shí)鋼球可能變形，此外，由于鋼球壓入試樣的深度太淺，硬度的測(cè)量也是不會(huì)準(zhǔn)確的。
四、主要技術(shù)參數(shù)
1、初試驗(yàn)力………………………………………………………………98.07N（10公斤力）
2、總試驗(yàn)力（初試驗(yàn)力+主試驗(yàn)力）…………………………………………………………
………………………………………………588.4，9807，1471N（60，100，150公斤力）
3、壓頭規(guī)格...........（1）金剛石圓錐壓頭（HRC及HRA試驗(yàn)用）錐角a=120°，*圓角半徑R=0.2毫米；（2）鋼球壓頭（HRB實(shí)驗(yàn)用）鋼球直徑為￠1.588毫米
4、指示器刻度...........................................C:0-100;B:30-130。
5、允許zui大高度.......................................................400毫米。
6、壓頭中心至機(jī)壁zui大距離.............................................160毫米。
7、外型尺寸..................................................540X326X1025毫米。
8、凈重...............................................................140公斤。
五、機(jī)構(gòu)性能簡(jiǎn)述
本硬度計(jì)是加高洛氏硬度計(jì)，它允許試件高度由普通的170毫米增加到400毫米，它由機(jī)身、加荷機(jī)構(gòu)，測(cè)量指示機(jī)構(gòu)及試件支持機(jī)構(gòu)等部分組成。機(jī)身為一封閉的殼體，除試臺(tái)、絲杠、操縱手柄露出外，其它機(jī)構(gòu)均裝置在機(jī)身之封閉殼體內(nèi)，因此外型美觀，便于保持清潔。
加荷機(jī)構(gòu)由主軸、杠桿、刀刃、砝碼、緩沖器、砝碼變換機(jī)構(gòu)、操作手柄組成。
初試驗(yàn)力主要由主軸、圓形刀子、長(zhǎng)菱形刀子、大杠桿、小杠桿、頂桿等零件的重量以及指示器的測(cè)量壓力等產(chǎn)生。其數(shù)值可用緊固在大杠桿上之調(diào)整塊補(bǔ)償調(diào)整。當(dāng)試件與壓頭接觸并繼續(xù)上升，使杠桿處于水平位置時(shí)（指示器小指針對(duì)準(zhǔn)小盤(pán)上的紅點(diǎn)標(biāo)記，大指針對(duì)準(zhǔn)讀數(shù)盤(pán)上標(biāo)記C），由于杠桿等的重量及指示器的測(cè)量壓力，壓頭即可受到一數(shù)值為98.07（10公斤力）的初試驗(yàn)力的作用。
總試驗(yàn)力由主試驗(yàn)力加上98.07N（10公斤力）的初試驗(yàn)力構(gòu)成。在緩沖器、導(dǎo)向軸、梅花頂桿上設(shè)有兩個(gè)砝碼與吊環(huán)，當(dāng)緩沖器的活塞下降時(shí)，導(dǎo)向軸、頂桿與吊環(huán)、砝碼也隨同一起下降、于是砝碼與吊環(huán)的重量便作用在大杠桿上，使壓頭受到總試驗(yàn)力的作用。
在機(jī)身壁上裝有一個(gè)砝碼變換架。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)變換手柄至不同位置時(shí)，則有兩個(gè)砝碼或者只有一個(gè)砝碼，被托板托住或者全不托住。因而緩沖器的活塞、導(dǎo)向軸、梅花頂桿下降時(shí)，根據(jù)變換手柄的不同位置則有兩個(gè)砝碼，或者一個(gè)砝碼，或者只有吊環(huán)隨同下降。于是便得出所需的1471、980.7、588.4N（150、100、60公斤力）三種不同的總試驗(yàn)力。這個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)置使得總試驗(yàn)力的選擇變換，顯得十分簡(jiǎn)單容易。變換時(shí)只需將裝于機(jī)身右側(cè)的變換手柄簡(jiǎn)單的搬動(dòng)一下就可以了。（變換手柄上的數(shù)值是以公斤力為單位的）
緩沖器的主要作用是為了使主試驗(yàn)力的施加能保持一定的速度，并避免沖擊現(xiàn)象。調(diào)整緩沖器上的油針即可達(dá)到控制速度的目的。
在機(jī)身右側(cè)手輪附近的手柄與緩沖器相連接，用來(lái)控制主試驗(yàn)力的施加和卸除。當(dāng)手柄拉動(dòng)時(shí)，緩沖器活塞隨即下降。當(dāng)?shù)醐h(huán)在下降過(guò)程中被裝于大杠桿尾端之小刀子托住時(shí)，主試驗(yàn)力便通過(guò)大杠桿平穩(wěn)的作用在壓頭上。而當(dāng)手柄向后推回時(shí)，梅花頂桿即將砝碼、吊環(huán)頂起，于是作用在壓頭的主試驗(yàn)力便被卸除。
測(cè)量指示機(jī)構(gòu)由頂桿、小杠桿、調(diào)整板、連桿及指示器等零件組成。當(dāng)升起試件施加初試驗(yàn)力時(shí)，由于壓頭被試件頂起，頂桿便頂起小杠桿，并經(jīng)由接桿帶動(dòng)指示器的指針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)小指針轉(zhuǎn)到紅點(diǎn)處，而大指針正好對(duì)正標(biāo)記C及B處，此時(shí)壓頭被試件頂起0.6毫米，小杠桿及大杠桿處于水平位置，初試驗(yàn)力98.07N（10公斤力）業(yè)已加好。
試件支持機(jī)構(gòu)包括試臺(tái)，手輪，絲杠等零件，可使試件生起或下降。
六、硬度計(jì)的安裝
1、硬度計(jì)應(yīng)安放在干燥清潔和沒(méi)有腐蝕性氣體及無(wú)振動(dòng)的房間里，安裝硬度計(jì)的臺(tái)子應(yīng)堅(jiān)實(shí)平穩(wěn)，在臺(tái)子上應(yīng)做出被絲杠升降穿過(guò)的孔。
2、卸下包裝運(yùn)輸時(shí)所用的夾持木塊及墊塊等。
3、用火油將出廠裝箱時(shí)涂于絲杠，手輪等處以及試臺(tái)上的濃油洗凈。然后在絲杠上以及手輪與絲杠座接觸處澆以少許干凈的潤(rùn)滑油。一般情況下清洗時(shí)不可將絲杠抽出以免損壞機(jī)件或影響性能。
4、將大平試臺(tái)裝在絲杠上端，將硬度計(jì)調(diào)整水平至0.2/1000的范圍內(nèi)。
5、用不同的標(biāo)準(zhǔn)塊或試件作試驗(yàn)（參閱使用操作方法的說(shuō)明），觀察主試驗(yàn)力的施加速度是否合適。若加荷速度太快或太慢時(shí)可將緩沖器的油針使當(dāng)?shù)男牖蛐黾右哉{(diào)整。
在施加主試驗(yàn)力時(shí)，如果指示器指針開(kāi)始轉(zhuǎn)到很快，然后才緩慢下來(lái)，并勻穩(wěn)的轉(zhuǎn)到時(shí)，說(shuō)明可能緩沖器內(nèi)的工作油液太少了，也可能是緩沖器活塞下部存有氣體。在這種情況下可先將油針?biāo)砷_(kāi)旋下，用油壺油針孔添入適量清潔的礦物油，直到將操縱手柄向后慢慢放到，活塞沉到底時(shí)有油從上面溢出為止（如有氣泡則應(yīng)使活塞緩慢地上升、下降數(shù)次，以使氣體排除），用手將油針孔堵緊。
然后再搬回手柄將活塞提起，油針旋入，并重新檢查和調(diào)整主試驗(yàn)力施加速度。
七、使用操作方法
1、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：
?、僭嚰臏?zhǔn)備：試件的厚度應(yīng)大于10倍壓痕的深度，被試的表面應(yīng)平滑，沒(méi)有深的刀紋或凹坑等。所有試驗(yàn)表面以及支持面上的油垢應(yīng)擦凈，有鱗皮則應(yīng)用砂紙或砂輪磨掉，但不可使試件產(chǎn)生局部退火現(xiàn)象。
?、谔暨x及換裝試臺(tái)：試臺(tái)必須能保證試件可以穩(wěn)妥地置放于其上，并使被試的表面與壓頭保持垂直。因此，如果用本硬度計(jì)所帶的試臺(tái)不能滿(mǎn)足上述要求時(shí)，則必須根據(jù)試件的具體情況設(shè)計(jì)和制造特殊的試臺(tái)。
本硬度計(jì)所帶的V型試臺(tái)供試驗(yàn)圓柱形式件之用。
?、圻x擇并變換總試驗(yàn)力，變換總試驗(yàn)力時(shí)，只須變換手柄轉(zhuǎn)到需要的位置即可，但應(yīng)注意變換試驗(yàn)力時(shí)，操縱手柄必須位于后極限位置，如果操縱手柄位于前傾斜位置，則不可搬動(dòng)變換手柄。
④換裝壓頭并消除壓頭與主軸端面的間隙：換裝壓頭時(shí)卸下前一壓頭，裝上新選擇好的壓頭，并用螺釘頂住，然后將標(biāo)準(zhǔn)塊或試件放置于試臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)手輪使標(biāo)準(zhǔn)塊或試件上升頂起壓頭0.6毫米。拉動(dòng)手柄使主試驗(yàn)力加于壓頭上，然后將螺釘固緊，即可消除壓頭與主軸端面之間隙。
?、輽z查及調(diào)整主試驗(yàn)力加荷速度：在1471N（150公斤力）試驗(yàn)力40～50HRC的硬度塊，從指示器大指針開(kāi)始移動(dòng)到明顯停止的時(shí)間為4～8秒。如果加荷速度太快或太慢時(shí)，可將緩沖器的油針旋入或旋出來(lái)調(diào)整。
2、試驗(yàn)程序：
?、賹⒃嚰胖糜谠嚺_(tái)上，旋轉(zhuǎn)手輪使試臺(tái)慢慢升起，并頂起壓頭0.6毫米，指示器的小指針指在紅點(diǎn)處，大指針指在C及B處（少差一些可轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)盤(pán)調(diào)整對(duì)準(zhǔn)）為止。
②指示器指針的位置對(duì)準(zhǔn)后，即可拉動(dòng)手柄，以使主試驗(yàn)力加于壓頭上。
?、郛?dāng)指示器指針的轉(zhuǎn)到顯著地停頓下來(lái)后，即可將手柄推回，卸除主試驗(yàn)力。
④從指示器上相應(yīng)的刻度讀數(shù)。采用金剛石壓頭試驗(yàn)時(shí)，按讀數(shù)盤(pán)外圈的黑字讀數(shù)。當(dāng)采用鋼球壓頭試驗(yàn)時(shí)，按讀數(shù)盤(pán)內(nèi)圈的紅字讀數(shù)。
⑤反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，降下試臺(tái)后，即可選擇新的位置繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。
注：
?、僦髟囼?yàn)力加好后，一般的不需要停留一段時(shí)間，如需要停留時(shí)，則停留時(shí)間盡量保持一致。特別是對(duì)于硬度低的試件，停留時(shí)間對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，此點(diǎn)應(yīng)加以注意。
?、谟捎谠嚰挠捕韧豢赡?一致，因此對(duì)于每一試件，在不同的部位不少于3次的試驗(yàn)，以便能更可靠地反映其實(shí)際情況。
?、墼囼?yàn)時(shí)兩個(gè)壓痕中心之間的距離（或壓痕中心至試件邊緣的距離），不應(yīng)小于3毫米。
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