金屬洛氏硬度試驗(yàn)（Rockwell Hardness Test） 金屬洛氏硬度試驗(yàn)是應(yīng)用最廣泛的金屬硬度檢測方法之一，核心原理是通過 “初載荷 + 主載荷” 的分步施壓方式，測量壓頭在金屬表面留下的 “殘留壓痕深度”，并據(jù)此換算成洛氏硬度值（HR）。其最大優(yōu)勢(shì)是壓痕小、檢測速度快、適用硬度范圍極廣，可覆蓋從軟鋁到超硬硬質(zhì)合金的幾乎所有金屬材料。

 一、核心原理 洛氏硬度試驗(yàn)通過 “消除表面不平影響→產(chǎn)生塑性變形→測量真實(shí)壓痕” 的三步邏輯實(shí)現(xiàn)，具體過程如下： 施加初載荷（F?）：先施加較小的固定初載荷（通常為 10kgf），目的是讓壓頭輕微嵌入試樣表面，消除試樣表面微小凹凸的影響，確保后續(xù)測量的是 “純粹的材料塑性變形深度”。 施加主載荷（F?）：在初載荷基礎(chǔ)上，疊加更大的主載荷（根據(jù)標(biāo)尺不同，為 60/100/150kgf），使壓頭壓入試樣，產(chǎn)生明顯的塑性變形。 卸除主載荷、保留初載荷：卸除主載荷后，試樣會(huì)因彈性變形發(fā)生部分回彈，此時(shí)僅保留初載荷，測量 “回彈后的殘留壓痕深度（h）”。 計(jì)算硬度值：洛氏硬度值（HR）與殘留壓痕深度成反比，公式簡化為： HR = K - (h / 0.002) 其中，K是與壓頭類型相關(guān)的常數(shù)（金剛石壓頭 K=100，鋼球壓頭 K=130），0.002mm是硬度值的 “深度分度單位”—— 即殘留深度每增加 0.002mm，HR 值減少 1。 

二、關(guān)鍵要素：壓頭與洛氏標(biāo)尺 洛氏硬度的 “通用性” 源于其多標(biāo)尺設(shè)計(jì)—— 通過搭配不同類型的壓頭和載荷，適配不同硬度范圍的金屬材料。常用標(biāo)尺及參數(shù)如下表所示： 洛氏標(biāo)尺 壓頭類型 總載荷（F?+F?） 適用材料類型 硬度范圍（HR） 典型應(yīng)用場景 HRC 120° 圓錐金剛石壓頭 150kgf 高硬度金屬（淬火鋼、工具鋼） 20-70 HRC 刀具、軸承、齒輪、淬火零件 HRB φ1.588mm（1/16 英寸）鋼球 100kgf 中低硬度金屬（軟鋼、鋁合金） 20-100 HRB 低碳鋼板、鋁型材、黃銅管件 HRA 120° 圓錐金剛石壓頭 60kgf 超硬材料（硬質(zhì)合金、陶瓷） 70-85 HRA 硬質(zhì)合金刀具、陶瓷涂層、高速鋼 HRD 120° 圓錐金剛石壓頭 100kgf 中高硬度金屬（調(diào)質(zhì)鋼、不銹鋼） 40-77 HRD 不銹鋼板材、調(diào)質(zhì)后的機(jī)械零件 HRF φ3.175mm（1/8 英寸）鋼球 60kgf 極軟金屬（純鋁、純銅） 40-100 HRF 純鋁箔、純銅帶 

三、試驗(yàn)設(shè)備組成 洛氏硬度計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，核心組件包括 4 部分： 主機(jī)框架：提供穩(wěn)定的加載基礎(chǔ)，確保載荷施加時(shí)無偏移。 壓頭組件：可更換的壓頭（金剛石壓頭 / 鋼球壓頭），需定期校準(zhǔn)以保證形狀精度（如金剛石圓錐頂角 120° 誤差≤0.5°）。 載荷系統(tǒng)：通過砝碼或液壓 / 電動(dòng)裝置，jingque施加初載荷和主載荷（載荷誤差需≤±1%）。 深度測量系統(tǒng)：通過指針表盤或電子傳感器，測量殘留壓痕深度，精度需達(dá)到 0.001mm（電子硬度計(jì)精度更高）。

 四、標(biāo)準(zhǔn)操作步驟（GB/T 230.1-2018 / ISO 6508-1） 試樣準(zhǔn)備 表面粗糙度：試樣檢測面需平整、無氧化皮 / 油污 / 劃痕，粗糙度 Ra≤1.6μm（粗糙表面需打磨拋光）。 厚度要求：試樣最小厚度≥壓痕深度的 10 倍（通?！?mm），避免壓頭穿透試樣影響結(jié)果；若試樣較薄（如箔材），需墊剛性基板（如硬鋼塊）。 試樣固定：確保試樣在加載時(shí)無松動(dòng)或變形（如用夾具固定薄片試樣）。 設(shè)備校準(zhǔn) 每次試驗(yàn)前，需用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊（如 HRC50±2 標(biāo)準(zhǔn)塊）校準(zhǔn)設(shè)備：在標(biāo)準(zhǔn)塊上測 3 次，誤差需在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)（通常 ±1 HR）。 加載與讀數(shù) 將試樣放在工作臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使壓頭輕觸試樣表面，施加初載荷（指針歸零或電子屏顯示 “初載完成”）。 緩慢施加主載荷（加載時(shí)間 3-5s），保持載荷 1-2s 后卸除主載荷。 讀取初載荷下的硬度值（表盤指針穩(wěn)定后讀數(shù)，電子硬度計(jì)直接顯示數(shù)字）。 數(shù)據(jù)處理 同一試樣需在不同位置測 3-5 次（間距≥壓痕直徑的 3 倍，且離試樣邊緣≥2.5mm），取平均值作為最終結(jié)果。 若單次測量值與平均值偏差＞2 HR，需重新檢查試樣或設(shè)備。 

五、應(yīng)用場景 洛氏硬度試驗(yàn)因 “壓痕小、效率高” 的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和材料研發(fā)： 成品 / 半成品檢測：如淬火后的軸承套圈、刀具刃口，可直接檢測且不影響產(chǎn)品使用（壓痕直徑通常＜1mm）。 批量質(zhì)量控制：生產(chǎn)線快速抽檢（單試樣檢測時(shí)間＜10s），適合汽車、機(jī)械制造的批量零件。 材料工藝驗(yàn)證：如驗(yàn)證熱處理效果（淬火后 HRC 值是否達(dá)標(biāo)）、評(píng)估合金材料的硬度均勻性。

 六、優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1. 適用硬度范圍廣（HRA/HRC 覆蓋 20-85 HR，HRB/HRF 覆蓋 20-100 HR） 1. 對(duì)試樣表面要求高，粗糙 / 有氧化皮會(huì)導(dǎo)致誤差大 2. 壓痕?。ㄖ睆?0.2-1mm），不損傷成品 2. 壓痕小導(dǎo)致 “代表性不足”，不適用于不均勻材料（如鑄件、復(fù)合材料） 3. 操作簡單，讀數(shù)直觀（表盤 / 電子顯示） 3. 不同標(biāo)尺的 HR 值不可直接換算（如 HRC50≠HRB100） 4. 檢測速度快，無需測量壓痕尺寸（區(qū)別于布氏硬度） 4. 薄試樣（＜2mm）需墊基板，可能引入誤差 

七、注意事項(xiàng) 禁止用鋼球壓頭檢測硬度＞HRB100 的材料（鋼球會(huì)變形，導(dǎo)致結(jié)果偏低）。 金剛石壓頭禁用於檢測軟金屬（如純鋁），避免壓頭被 “粘住” 或劃傷。 試樣若有內(nèi)應(yīng)力（如冷加工后的材料），需先去應(yīng)力退火，否則測量結(jié)果波動(dòng)大。 洛氏硬度試驗(yàn)是金屬材料檢測的 “常規(guī)武器”，但需根據(jù)材料硬度選擇合適標(biāo)尺，嚴(yán)格控制試樣制備和設(shè)備校準(zhǔn)，才能保證結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

塑料洛氏硬度測試是表征中高硬度塑料（如工程塑料、硬質(zhì)熱固性塑料）抵抗局部壓痕變形能力的常用力學(xué)測試方法，核心原理是通過特定壓頭在 “初載荷 + 主載荷” 作用下產(chǎn)生的壓痕深度差，計(jì)算出反映材料硬度的洛氏硬度值。其測試精度高于邵氏硬度，更適合需要量化評(píng)估材料剛性、耐磨性的場景（如塑料齒輪、外殼、結(jié)構(gòu)件）。 一、測試核心原理 洛氏硬度測試的本質(zhì)是 “壓痕深度差與硬度的負(fù)相關(guān)關(guān)系”：壓頭（通常為鋼球或金剛石圓錐）先施加較小的初載荷（F?） ，消除試樣表面微小不平的影響，記錄初始?jí)汉凵疃龋╤?）；隨后施加主載荷（F?） 并保持一定時(shí)間（應(yīng)對(duì)塑料的 “蠕變” 特性），記錄總壓痕深度（h?）；卸載主載荷后，材料彈性形變恢復(fù)，最終殘留壓痕深度為（h?）。 塑料洛氏硬度值（HR）通過公式計(jì)算： HR = K - (h? - h?)/C K：常數(shù)（隨壓頭類型而定，鋼球壓頭 K=130，金剛石圓錐 K=100）； C：深度系數(shù)（通常為 0.002mm，即壓痕深度每增加 0.002mm，硬度值降低 1）。

二、關(guān)鍵測試要素（設(shè)備與參數(shù)） 塑料洛氏硬度測試需嚴(yán)格控制以下要素，避免結(jié)果偏差，核心依據(jù)為guojibiaozhun（ISO 2039-2）、美國標(biāo)準(zhǔn)（ASTM D785）或中國標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 3398.2）。 要素分類 具體要求 壓頭類型 塑料優(yōu)先使用鋼球壓頭（避免金剛石圓錐壓頭過度破壞塑料結(jié)構(gòu)），常用規(guī)格：1/8 英寸（3.175mm）或 1/4 英寸（6.35mm）。 載荷分級(jí) 初載荷（F?）：通常為 10kgf（≈98N）； 主載荷（F?）：根據(jù)塑料硬度選擇，分為 3 種標(biāo)尺（見下表）。 保載時(shí)間 施加主載荷后需保持 15~60 秒（塑料存在蠕變，保載不足會(huì)導(dǎo)致壓痕偏淺、硬度值偏高）。 試樣要求 1. 厚度：≥6mm（至少為壓痕深度的 10 倍，避免壓頭壓穿試樣接觸支撐臺(tái)，導(dǎo)致結(jié)果偏高）； 2. 表面：平整、無劃痕 / 氣泡，粗糙度 Ra≤1.6μm； 3. 狀態(tài)：測試前需在（23±2）℃、（50±5）% RH 環(huán)境下放置 24 小時(shí)，消除溫濕度對(duì)塑料形變的影響。 塑料洛氏硬度常用標(biāo)尺（載荷與適用材料） 不同標(biāo)尺對(duì)應(yīng)不同總載荷（F?+F?），需根據(jù)塑料硬度匹配，避免載荷過小壓痕不明顯、載荷過大試樣破裂。 標(biāo)尺代號(hào) 總載荷（kgf） 壓頭規(guī)格 適用塑料類型 HRM 60 1/8 英寸鋼球 中硬塑料（如 ABS、PC、PA66） HRR 100 1/8 英寸鋼球 較硬塑料（如 POM、PSU、硬質(zhì) PVC） HRL 150 1/4 英寸鋼球 特硬塑料（如酚醛樹脂、環(huán)氧玻璃布層壓板） 

三、標(biāo)準(zhǔn)測試流程（以 GB/T 3398.2 為例） 試樣準(zhǔn)備：切割試樣至規(guī)定尺寸（厚度≥6mm，面積≥10mm×10mm），打磨表面至符合粗糙度要求，按環(huán)境條件預(yù)處理。 設(shè)備校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊（如 HRM 標(biāo)準(zhǔn)塊）校準(zhǔn)硬度計(jì)，確保初載荷、主載荷誤差≤±1%，壓頭無磨損。 放置試樣：將試樣平穩(wěn)放在測試臺(tái)上，確保壓頭與試樣表面垂直（傾斜會(huì)導(dǎo)致壓痕變形，結(jié)果偏差）。 施加初載荷：緩慢加載至 10kgf，保持 5 秒，記錄初始深度 h?。 施加主載荷：在 10 秒內(nèi)平穩(wěn)加載至總載荷（如 HRM 標(biāo)尺為 60kgf），保持 30 秒（應(yīng)對(duì)蠕變），記錄總深度 h?。 卸載與讀數(shù)：卸載主載荷至初載荷，保持 5 秒，記錄殘留深度 h?；設(shè)備自動(dòng)計(jì)算并顯示洛氏硬度值（HR）。 重復(fù)測試：在試樣不同位置（間距≥壓痕直徑的 3 倍）測試 3~5 次，取平均值作為最終結(jié)果（剔除異常值，如壓痕邊緣破裂的數(shù)值）。 

四、主要影響因素與誤差控制 塑料的 “彈性 - 塑性形變特性” 和 “環(huán)境敏感性” 使其硬度測試結(jié)果易受干擾，需重點(diǎn)控制以下因素： 影響因素 對(duì)結(jié)果的影響 控制方法 試樣厚度不足 壓頭壓穿試樣接觸支撐臺(tái)，壓痕深度偏淺，硬度值偏高。 確保厚度≥6mm，若厚度不足，可疊加相同材料試樣（需保證疊加面無間隙）。 溫濕度波動(dòng) 溫度升高→塑料軟化→壓痕加深→硬度值偏低；濕度升高→吸濕性塑料（如 PA）膨脹→硬度值波動(dòng)。 測試環(huán)境嚴(yán)格控制在（23±2）℃、（50±5）% RH，試樣預(yù)處理后立即測試。 保載時(shí)間不足 塑料蠕變未充分發(fā)生，壓痕深度偏淺，硬度值偏高。 嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)保載 15~60 秒（軟塑料保載時(shí)間長，硬塑料可稍短）。 壓頭磨損 鋼球表面劃傷或變形→壓痕面積變大→深度偏深→硬度值偏低。 每測試 50 個(gè)試樣后檢查壓頭，定期用顯微鏡觀察鋼球圓度，磨損超限時(shí)更換。 加載速度過快 產(chǎn)生 “沖擊效應(yīng)”，塑料局部形變過大→壓痕偏深→硬度值偏低。 加載速度控制在（2~5）kgf/s，避免突然加載。

 五、與其他塑料硬度測試的區(qū)別（以邵氏硬度為例） 塑料硬度測試中，洛氏硬度與邵氏硬度（Shore Hardness）最易混淆，二者適用場景差異顯著： 對(duì)比維度 塑料洛氏硬度（HR） 邵氏硬度（Shore A/D） 適用材料 中高硬度塑料（工程塑料、硬質(zhì)熱固性塑料） 軟質(zhì)彈性體（橡膠、TPU）、軟塑料（PE、軟 PVC） 壓頭與載荷 鋼球壓頭，載荷較大（60~150kgf） 錐形 / 針形壓頭，載荷極?。ā?kgf） 測試精度 高（壓痕深度差量化計(jì)算，重復(fù)性好） 較低（依賴彈性恢復(fù)速度，受操作者影響大） 結(jié)果意義 反映材料 “剛性 + 抗塑性形變能力”，與耐磨性相關(guān) 反映材料 “彈性模量”，與柔軟度、回彈性相關(guān) 

六、測試應(yīng)用場景 質(zhì)量控制：檢測同一批次塑料的硬度一致性（如注塑件是否因工藝波動(dòng)導(dǎo)致硬度偏差）； 材料選型：對(duì)比不同塑料的硬度（如選擇硬度更高的 POM 替代 PA6，提升齒輪耐磨性）； 老化評(píng)估：通過測試?yán)匣昂螅ㄈ鐭崂匣⒆贤饫匣┑挠捕茸兓?，判斷材料老化程度（如塑料老化后通常變硬、變脆，硬度值升高）? 產(chǎn)品合規(guī)：部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如汽車內(nèi)飾件、電子外殼）對(duì)塑料硬度有明確要求，需通過洛氏硬度測試驗(yàn)證合規(guī)性。 塑料洛氏硬度測試的核心是通過標(biāo)準(zhǔn)化的載荷、壓頭和流程，量化材料抵抗壓痕的能力，其結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于嚴(yán)格的試樣準(zhǔn)備、環(huán)境控制和設(shè)備校準(zhǔn)。實(shí)際測試中需根據(jù)塑料硬度選擇合適的標(biāo)尺（如 HRM、HRR），并注意與邵氏硬度的適用場景區(qū)分，避免誤用。