洛氏硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值的指標，以0.002毫米作為一個硬度單位。在中採用不同的壓頭和不同的試驗力，會產生不同的組合，對應於洛氏硬度不同的標尺。常用的有3個標尺，其套用涵蓋了幾乎所有常用的材料。
洛氏硬度（hr）測試，當被測樣品過小或者（hb）大於450時，就改用洛氏硬度計量。試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.5875mm/3.175mm/ 6.35mm/12.7mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。最常用的三種標尺為a、b、c，即hra、hrb、hrc，要根據硬度的不同，選用不同硬度範圍的標尺來表示：
是採用60kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度，用於硬度較高的材料。例如：鋼材薄板、硬質合金。
是採用100kg載荷和直徑1.5875mm淬硬的鋼球求得的硬度，用於硬度較低的材料。例如：、、退火鋼等。
是採用150kg載荷和鑽石錐壓入器求得的硬度，用於硬度較高的材料。例如：、等。
基本介紹
- 中文名：
- 外文名：rockwell
- 分類： 、 ,hrc
- 材料：金屬材
- 性質：技術
硬度標尺,測試,區別和換算,樣品要求,
硬度標尺
洛氏硬度試驗採用三種試驗力，三種壓頭，它們共有9種組合，對應於洛氏硬度的9個標尺：hra、hrb、hrc、hrd、hre、hrf、hrg、hrh和hrk。這9個標尺的套用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。hra 60kg載荷金剛石錐壓入器；hrb 100kg載荷1/16"直徑鋼球壓頭；hrc 150kg載荷金剛石錐壓入器；最常用標尺是hrc、hrb和hrf，其中hrc標尺用於測試淬火鋼、回火鋼、調質鋼和部分不鏽鋼。這是金屬加工行業套用最多的硬度試驗方法。hrb標尺用於測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不鏽鋼及較硬的銅合金。hrf標尺用於測試純銅、較軟的銅合金和硬鋁合金。hra標尺儘管也可用於大多數黑色金屬，但是實際套用上一般只限於測試硬質合金和薄硬鋼帶材料。
表面洛氏硬度試驗採用三種試驗力，兩種壓頭，它們有6種組合，對應於表面洛氏硬度的6個標尺。表面洛氏硬度試驗是對洛氏硬度試驗的一種補充，在採用洛氏硬度試驗時，當遇到材料較薄，試樣較小，表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層時，就應改用表面洛氏硬度試驗。這時採用與洛氏硬度試驗相同的壓頭，採用只有洛氏硬度試驗幾分之一大小的試驗力，就可以在上述試樣上得到有效的硬度試驗結果。表面洛氏硬度的n標尺適用於類似洛氏硬度的hrc、hra和hrd測試的材料；t標尺適用於類似洛氏硬度的hrb、hrf和hrg測試的材料。
測試
有一些標尺（如含n、t、w、x、y的標尺）是對洛氏硬度試驗的補充，由表面洛氏硬度試驗得出。因為在採用洛氏硬度試驗時，當遇到材料較薄，試樣較小，表面硬化層較淺或測試表面鍍覆層等情況時，就應改用表面洛氏硬度試驗。
之所以分出這么多種標尺，是因為在標尺的使用中，越靠近上下限就越不準。
hrc標尺的使用範圍是20~70hrc，當硬度值小於20hrc時，因為壓頭的圓錐部分壓入太多，靈敏度下降，這時應改用hrb標尺。儘管hrc標尺的上限值為70hrc，但是當試樣硬度大於67hrc時，壓頭尖端承受的壓力過大，金剛石容易損壞，壓頭壽命會大大縮短，所以在測量偏hrc標尺上限的硬度時，應使用hra標尺，因為hra的上限範圍同hrc相當，但試驗力要小很多。
hra標尺的使用範圍是20-88hra，由astm e140可以獲得以下換算關係：27hra≈30hrb；60hra≈100hrb≈20hrc；85.6hra≈68hrc；可見，在同等數值的情況下，對應標尺的硬度由高到低為c、a、b，但hra標尺的測試範圍廣，基本包含了hrb和hrc，涵蓋了從（hrb）、（hrc）到的硬度範圍。但事實上，hra標尺很少用於測試軟鋼，主要用於測試薄硬鋼板、深層滲碳鋼和硬質合金。在硬質合金方面，由於技術進步，有些材料硬度已達到93-94hra，材料硬度超出hra的測量範圍上限已成為慣例。依借於hra標尺測試範圍廣的特性，在使用洛氏硬度計測試鋼試樣時，如果不知試樣是軟鋼還是硬鋼，可先用hra標尺試測一下，當硬度值小於60hra時可改用hrb標尺，當硬度值大於60hra時可改用hrc標尺。
hrb標尺的使用範圍是20~100hrb，當硬度值低於20hrb時，由於鋼球的壓入深度過大，金屬蠕變加劇，試樣在試驗力作用下的變形時間延長，測試值準確度降低，此時應改用hrf標尺。當硬度值大於100hrb時，因為鋼球壓入深度過淺，靈敏度降低，精度下降，此時應改用hrc標尺。在使用hrb標尺測試鋼試樣時，一個特別值得注意的地方是：當預先不知道試樣是軟鋼還是硬鋼時，決不可使用hrb標尺做測試，因為用鋼球壓頭誤測了淬火鋼，鋼球就可能會變形，鋼球壓頭就會損壞，這是鋼球壓頭損壞的主要原因。遇到這種情況時應先用，用hra標尺測試一下，再決定是用hrb還是用hrc。
hrf標尺的使用範圍是60~100hrf。hrf標尺是國外使用較多的一個標尺，它是測試純銅和較軟的銅合金材料很好的檢測手段。但是在中國，也存在標準短缺的問題，它的套用也受到了限制。
hrg標尺適用於hrb值接近100的材料，對於鈹青銅、磷青銅、可鍛鑄鐵這些硬度範圍介於hrb標尺的高端和hrc標尺低端的材料，如果改用hrg標尺，就可以大大改善測試的靈敏度，提高測試精度。
區別和換算
鋼材的硬度：金屬硬度(hardness）的代號為h。
●常規表示有布氏（hb）、洛氏（hrc）、維氏（hv）、里氏（hl）硬度等，其中以hb及hrc較為常用。
●hb套用範圍較廣，一般用於材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火後的鋼鐵。hrc適用於表面高硬度材料。hrc適用範圍hrc 20－67，相當於hb225－650。兩者的原理區別在於：布氏硬度以壓痕直徑來衡量硬度，而洛氏硬度（hr）以壓痕深度來衡量硬度。洛式硬度壓痕很小，測量值有局部性，須測數點求平均值，適用成品和薄片，歸於無損檢測一類。布式硬度壓痕較大，測量值準，不適用成品和薄片，一般不歸於無損檢測一類。
●hv-適用於顯微鏡分析。維氏硬度（hv）以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的載荷除以表面積，即為維氏硬度值（hv）。
●hl手提式硬度計，測量方便，利用衝擊球頭衝擊硬度表面後，產生彈跳；利用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與衝擊速度的比值計算硬度，公式：里氏硬度hl=1000×vb（回彈速度）/ va（衝擊速度），所以撞擊響聲以通透為好。
●最常用的攜帶型用里氏（hl）測量後可以轉化為：布氏（hb）、洛氏（hrc）、維氏（hv）、肖氏（hs）硬度。
樣品要求
洛氏硬度計和表面洛氏硬度計的標尺（即不同的壓頭和試驗力組合）通常按材料種類、試樣厚度和硬度範圍三方面的因素來選擇，具體選擇方法敘述如下：
按材料種類選擇
a標尺多用於測量碳化鎢、硬質合金、表面硬化零件等等的硬度；
b標尺多用於測量有色金屬、合金及退火鋼等低硬度的零件的硬度；
c標尺多用於測量碳鋼、工具鋼及合金鋼等經淬火、回火處理的試樣的硬度。
按材料選擇並不是一種嚴格的做法。因為每一種材料隨著其所採用的不同的熱處理工藝，其最終硬度不可能相同，因此所適應的硬度標尺也不會相同。
scale | indenter | preliminary force p(n) | total force f(n) |
hra | diamond cone | 98.07 | 588.4 |
hrb | ball 1.5875 mm dia. | 98.07 | 980.7 |
hrc | diamond cone | 98.07 | 1471 |
hrd | diamond cone | 98.07 | 980.7 |
hre | ball 3.175 mm dia. | 98.07 | 980.7 |
hrf | ball 1.5875 mm dia. | 98.07 | 588.4 |
hrg | ball 1.5875 mm dia. | 98.07 | 1471 |
hrh | ball 3.175 mm dia. | 98.07 | 588.4 |
hrk | ball 3.175 mm dia. | 98.07 | 1471 |
hrl | ball 6.350 mm dia. | 98.07 | 588.4 |
hrm | ball 6.350 mm dia. | 98.07 | 980.7 |
hrp | ball 6.350 mm dia. | 98.07 | 1471 |
hrr | ball 12.70 mm dia. | 98.07 | 588.4 |
hrs | ball 12.70 mm dia. | 98.07 | 980.7 |
hrv | ball 12.70 mm dia. | 98.07 | 1471 |
hr15n | diamond cone | 29.42 | 147.1 |
hr30n | diamond cone | 29.42 | 294.2 |
hr45n | diamond cone | 29.42 | 441.3 |
hr15t | ball 1.5875 mm dia. | 29.42 | 147.1 |
hr30t | ball 1.5875 mm dia. | 29.42 | 294.2 |
hr45t | ball 1.5875 mm dia. | 29.42 | 441.3 |
hr15w | ball 3.175 mm dia. | 29.42 | 147.1 |
hr30w | ball 3.175 mm dia. | 29.42 | 294.2 |
hr45w | ball 3.175 mm dia. | 29.42 | 441.3 |
hr15x | ball 6.350 mm dia. | 29.42 | 147.1 |
hr30x | ball 6.350 mm dia. | 29.42 | 294.2 |
hr45x | ball 6.350 mm dia. | 29.42 | 441.3 |
hr15y | ball 12.70 mm dia. | 29.42 | 147.1 |
hr30y | ball 12.70 mm dia. | 29.42 | 294.2 |
hr45y | ball 12.70 mm dia. | 29.42 | 441.3 |
按樣品的硬度範圍選擇
1：樣品硬度與材料成分及熱處理工藝的關係：在相同的熱處理工藝下，材料的含碳量越高，材料的硬度也越高。對應於相同的材料，由工藝引起的硬度高低是：淬火、正火、退火。
2：各種洛氏硬度標尺的適應範圍。每種洛氏硬度標尺都有一個可用範圍，這一點很容易從硬度計刻度盤上的分度來確定。
不同洛氏硬度標尺（不包括表面洛氏硬度標尺）的使用範圍如下：
標尺 | 使用範圍 | 硬度符號 |
a | 20-88hra | hra |
b | 20-100hrb | hrb |
c | 20-70hrc | hrc |
d | 40-77hrd | hrd |
e | 70-100hre | hre |
f | 60-100hrf | hrf |
g | 30-94hrg | hrg |
h | 80-100hrh | hrh |
k | 40-100hrk | hrk |
按厚度或硬化層深度
洛氏硬度試驗對樣品試樣有要求，其厚度不能小於殘餘壓痕深度的10倍，試樣背面不能出現明顯的變形痕跡。由此樣品的厚度決定了載荷的選擇，載荷必須保證其所引起的變形小於樣品的最小厚度。對於每一種硬度試驗，都存在最小可測量厚度。
