洛氏硬度的表示及其试验方法标准

黄晓艳

陆军军事交通学院镇江校区船艇动力系（江苏镇江 212003）

1 引言

硬度是模具材料常用的力学性能指标之一，硬度试验尤其是洛氏硬度试验，是力学性能试验中最简单易行的一种试验方法，其设备简单，操作迅速简便，又可直接在零件或工具上进行试验而不破坏工件，并且还可根据测得的硬度值估算出材料的近似抗拉强度和耐磨性。洛氏硬度试验是目前生产中应用最广泛的一种硬度试验，洛氏硬度可通过国家标准规定的试验方法来测定，其表达方法国家标准也有明确的规定。然而，目前还有很多的教材、发表的论文、影像资料等仍沿用很早以前的旧标准，洛氏硬度的表示也不规范，如HRC50、60HRB等。为此，本文根据最新的国家标准对洛氏硬度的的规范表达和GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》的修订情况进行介绍，并与旧标准进行分析比较，以便相关人员能更好地宣传和贯彻新标准。

2 洛氏硬度的表示

洛氏硬度试验方法国家标准明确规定了洛氏硬度的表示方法，其最新版本是2018年12月1日开始实施的GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》。GB/T 230于1983年首次发布，分别于1991、2004、2009和2018年进行了四次修订。表1为洛氏硬度表示方法新旧标准的对照。由表可见，从2004版标准起，增加了6个表面洛氏硬度标尺：15N、30N、45N、15T、30T、45T。2004年前标准的压头类型有两种：金刚石圆锥或钢球。2004版国标规定，压头除了这两种以外，还可以使用硬质合金球压头。2009版国标中规定，一般只允许使用金刚石圆锥或硬质合金球两种压头，且在“范围”中明确说明：硬质合金球形压头为标准型洛氏硬度压头，如果在产品标准或协议中有规定时，允许使用钢球压头。但在2018版国标中规定，球形压头的材质为碳化钨合金，除薄产品HR30TSm和HR15TSm（大写S和小写m表示使用钢球压头和金刚石试样支撑台）外，球型压头就碳化钨合金球一种。

为了区别洛氏硬度试验所使用的压头类型，从2004版标准起对于使用球形压头标尺，在硬度符号后面要追加符号“S”或“W”，如表1中所示的表示方法及其示例。如“50HRB”的表达方法，在2004年前是规范表示，但2004版以后就是不规范的表示，必须说明球压头代号；再如“60HRBS”，在2018年12月1日（GB/T 230.1-2018实施日）前是规范表示，但这之后就不是规范表示了。

表1 洛氏硬度表示方法新旧标准对照

3 GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验第1部分：试验方法》修订情况

GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》（以下简称新标准）于2018年5月14日发布，2018年12月1日正式实施。该标准修改采用国际标准ISO 6508-1：2016《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》。与旧标准GB/T 230.1-2009《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)》相比，新标准的名称发生了变化，新标准将标准名称中所规定的洛氏硬度标尺移至“范围”一章。与旧标准相相比主要变化如下。

3.1 范围方面的修改

（1）修改了球形压头的材质。旧标准球形压头的材料是硬质合金，新标准将其修改为碳化钨合金，这一修改球压头的材质更确切、更具体。

（2）修改了钢球压头的使用范围，由“如果在产品标准或协议中有规定时，允许使用钢球压头”修改为“仅在满足附录A的情况下才可使用”。即钢球压头仅适用于特定条件，只有在薄产品HR30TSm和HR15TSm试验时才能使用。

3.2 修改了洛氏硬度HRA、HRB和HRC的适用范围

（1）旧标准规定HRA的适用范围为:20HRA～88HRA，试验允许范围可延伸至94HRA；新标准将其修改为:20HRA～95HRA。

（2）旧标准规定HRB的适用范围为：20HRB～100HRB，如果在产品标准或协议中有规定时，试验允许范围可延伸至10HRBW；新标准将其修改为：10HRBW～100HRBW。

（3）修改了洛氏硬度HRC适用范围延伸至10HRC的规定。旧标准规定：如果压痕具有合适的尺寸，试验允许范围可延伸至10HRC；新标准将其修改为：当金刚石表面和顶端球面是经过抛光的，且抛光至沿金刚石圆锥轴向距离尖端至少0.4mm，试验适用范围可延伸至10HRC。

3.3 修改了试验力加载和保持时间

（1）删除了电子控制硬度计的初试验力施加总时间的要求，增加了初试验力F0加载时间“不超过2s”的要求。

（2）修改了初试验力F0的保持时间，由“不超过3s”修改为“s”，3s是理想的保持时间，可接受的保持时间范围是1～4s。

（3）删除了硬度约为60HRC及78HR30N两种试样的主试验力F1的加载时间，增加了对所有HRN和HRTW表面洛氏硬度主试验力F1加载时间“不超过4s”的规定。

（4）修改了主试验力F1的保持时间，由“4±2s”修改为“s”，5s是理想的保持时间，可接受的保持时间范围是2～6s。

（5）明确了卸除主试验力F1，保持初试验力F0至最终读数时间为s。

3.4 修改了两相邻压痕中心之间的距离

旧标准规定：两相邻压痕中心之间的距离至少为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm。新标准规定：两相邻压痕中心之间的距离至少为压痕直径的3倍，任一压痕中心距试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍。

新标准将两相邻压痕中心之间的距离由原来的“4倍”修改为“3倍”，且删除了两相邻压痕中心之间的距离“不应小于2mm”的要求，增加了“任一压痕中心距试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍”的规定。

3.5删除了洛氏硬度值修约和试样粗糙度的要求

（1）删除了试验结果中“洛氏硬度值应至少精确至0.5HR”的要求。

（2）删除了“建议试样表面粗糙度Ra不大于1.6μm”的要求。原则上试样应具有足够厚度，试验面应平坦光滑且与底部平行即可。

3.6 附录方面的修改

（1）附录A方面。修改了薄产品HR30TSm和HR15TSm使用的压头。标尺中Sm表示在试验中使用钢球压头和金刚石试样支座，试验之前，需要在已知硬度值的薄样品上进行硬度测试，以确保试样支座表面不会影响测量结果。HR30TSm最高硬度值由“80HR30T”修改为“82HR30TSm”，HR15TSm最高硬度值由“90HR15T”修改为“93HR15TSm”。

（2）附录C（旧标准的附录E）由资料性附录改为规范性附录，同时修改了附录C日常检查程序的内容，增加了“偏差”和“重复性范围”。

（3）附录D（旧标准的附录F）由资料性附录改为规范性附录。

（4）修改了附录G硬度测量值的不确定度评定方法。

4 结束语

洛氏硬度的表示方法是以GB/T 230.1-2018《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》为依据的，GB/T 230.1-2018是规定金属材料硬度试验非常重要的国家标准。为了更好地贯彻和执行新标准，笔者将新版标准中变化较大的内容整理出来，并与旧标准进行分析比较，以便使用者对其不同之处有清晰的认识，从而更好地理解、宣传和贯彻新标准。