金屬洛氏硬度試驗（Rockwell Hardness Test） 金屬洛氏硬度試驗是應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”，并據此換算成洛氏硬度值（HR）。其最大優勢是壓痕小、檢測速度快、適用硬度范圍極廣，可覆蓋從軟鋁到超硬硬質合金的幾乎所有金屬材料。

 一、核心原理 洛氏硬度試驗通過 “消除表面不平影響→產生塑性變形→測量真實壓痕” 的三步邏輯實現，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?）：在初載荷基礎上，疊加更大的主載荷（根據標尺不同，為 60/100/150kgf），使壓頭壓入試樣，產生明顯的塑性變形。 卸除主載荷、保留初載荷：卸除主載荷后，試樣會因彈性變形發生部分回彈，此時僅保留初載荷，測量 “回彈后的殘留壓痕深度（h）”。 計算硬度值：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是與壓頭類型相關的常數（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、關鍵要素：壓頭與洛氏標尺 洛氏硬度的 “通用性” 源于其多標尺設計—— 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。常用標尺及參數如下表所示： 洛氏標尺 壓頭類型 總載荷（F?+F?） 適用材料類型 硬度范圍（HR） 典型應用場景 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（硬質合金、陶瓷） 70-85 HRA 硬質合金刀具、陶瓷涂層、高速鋼 HRD 120° 圓錐金剛石壓頭 100kgf 中高硬度金屬（調質鋼、不銹鋼） 40-77 HRD 不銹鋼板材、調質后的機械零件 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、試驗設備組成 洛氏硬度計結構相對簡單，核心組件包括 4 部分： 主機框架：提供穩定的加載基礎，確保載荷施加時無偏移。 壓頭組件：可更換的壓頭（金剛石壓頭 / 鋼球壓頭），需定期校準以保證形狀精度（如金剛石圓錐頂角 120° 誤差≤0.5°）。 載荷系統：通過砝碼或液壓 / 電動裝置，jingque施加初載荷和主載荷（載荷誤差需≤±1%）。 深度測量系統：通過指針表盤或電子傳感器，測量殘留壓痕深度，精度需達到 0.001mm（電子硬度計精度更高）。

 四、標準操作步驟（GB/T 230.1-2018 / ISO 6508-1） 試樣準備 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（通常≥2mm），避免壓頭穿透試樣影響結果；若試樣較薄（如箔材），需墊剛性基板（如硬鋼塊）。 試樣固定：確保試樣在加載時無松動或變形（如用夾具固定薄片試樣）。 設備校準 每次試驗前，需用標準硬度塊（如 HRC50±2 標準塊）校準設備：在標準塊上測 3 次，誤差需在標準允許范圍內（通常 ±1 HR）。 加載與讀數 將試樣放在工作臺上，轉動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（表盤指針穩定后讀數，電子硬度計直接顯示數字）。 數據處理 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果。 若單次測量值與平均值偏差＞2 HR，需重新檢查試樣或設備。 

五、應用場景 洛氏硬度試驗因 “壓痕小、效率高” 的特點，廣泛應用于工業生產和材料研發： 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品使用（壓痕直徑通常＜1mm）。 批量質量控制：生產線快速抽檢（單試樣檢測時間＜10s），適合汽車、機械制造的批量零件。 材料工藝驗證：如驗證熱處理效果（淬火后 HRC 值是否達標）、評估合金材料的硬度均勻性。

 六、優缺點分析 優點 缺點 1. 適用硬度范圍廣（HRA/HRC 覆蓋 20-85 HR，HRB/HRF 覆蓋 20-100 HR） 1. 對試樣表面要求高，粗糙 / 有氧化皮會導致誤差大 2. 壓痕小（直徑 0.2-1mm），不損傷成品 2. 壓痕小導致 “代表性不足”，不適用于不均勻材料（如鑄件、復合材料） 3. 操作簡單，讀數直觀（表盤 / 電子顯示） 3. 不同標尺的 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 禁止用鋼球壓頭檢測硬度＞HRB100 的材料（鋼球會變形，導致結果偏低）。 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。 試樣若有內應力（如冷加工后的材料），需先去應力退火，否則測量結果波動大。 洛氏硬度試驗是金屬材料檢測的 “常規武器”，但需根據材料硬度選擇合適標尺，嚴格控制試樣制備和設備校準，才能保證結果準確可靠。

塑料洛氏硬度測試是表征中高硬度塑料（如工程塑料、硬質熱固性塑料）抵抗局部壓痕變形能力的常用力學測試方法，核心原理是通過特定壓頭在 “初載荷 + 主載荷” 作用下產生的壓痕深度差，計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，更適合需要量化評估材料剛性、耐磨性的場景（如塑料齒輪、外殼、結構件）。 一、測試核心原理 洛氏硬度測試的本質是 “壓痕深度差與硬度的負相關關系”：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，記錄初始壓痕深度（h?）；隨后施加主載荷（F?） 并保持一定時間（應對塑料的 “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，最終殘留壓痕深度為（h?）。 塑料洛氏硬度值（HR）通過公式計算： HR = K - (h? - h?)/C K：常數（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（通常為 0.002mm，即壓痕深度每增加 0.002mm，硬度值降低 1）。

二、關鍵測試要素（設備與參數） 塑料洛氏硬度測試需嚴格控制以下要素，避免結果偏差，核心依據為guojibiaozhun（ISO 2039-2）、美國標準（ASTM D785）或中國標準（GB/T 3398.2）。 要素分類 具體要求 壓頭類型 塑料優先使用鋼球壓頭（避免金剛石圓錐壓頭過度破壞塑料結構），常用規格：1/8 英寸（3.175mm）或 1/4 英寸（6.35mm）。 載荷分級 初載荷（F?）：通常為 10kgf（≈98N）； 主載荷（F?）：根據塑料硬度選擇，分為 3 種標尺（見下表）。 保載時間 施加主載荷后需保持 15~60 秒（塑料存在蠕變，保載不足會導致壓痕偏淺、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，導致結果偏高）； 2. 表面：平整、無劃痕 / 氣泡，粗糙度 Ra≤1.6μm； 3. 狀態：測試前需在（23±2）℃、（50±5）% RH 環境下放置 24 小時，消除溫濕度對塑料形變的影響。 塑料洛氏硬度常用標尺（載荷與適用材料） 不同標尺對應不同總載荷（F?+F?），需根據塑料硬度匹配，避免載荷過小壓痕不明顯、載荷過大試樣破裂。 標尺代號 總載荷（kgf） 壓頭規格 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 PVC） HRL 150 1/4 英寸鋼球 特硬塑料（如酚醛樹脂、環氧玻璃布層壓板） 

三、標準測試流程（以 GB/T 3398.2 為例） 試樣準備：切割試樣至規定尺寸（厚度≥6mm，面積≥10mm×10mm），打磨表面至符合粗糙度要求，按環境條件預處理。 設備校準：使用標準硬度塊（如 HRM 標準塊）校準硬度計，確保初載荷、主載荷誤差≤±1%，壓頭無磨損。 放置試樣：將試樣平穩放在測試臺上，確保壓頭與試樣表面垂直（傾斜會導致壓痕變形，結果偏差）。 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 秒內平穩加載至總載荷（如 HRM 標尺為 60kgf），保持 30 秒（應對蠕變），記錄總深度 h?。 卸載與讀數：卸載主載荷至初載荷，保持 5 秒，記錄殘留深度 h?；設備自動計算并顯示洛氏硬度值（HR）。 重復測試：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果（剔除異常值，如壓痕邊緣破裂的數值）。 

四、主要影響因素與誤差控制 塑料的 “彈性 - 塑性形變特性” 和 “環境敏感性” 使其硬度測試結果易受干擾，需重點控制以下因素： 影響因素 對結果的影響 控制方法 試樣厚度不足 壓頭壓穿試樣接觸支撐臺，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 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。 測試環境嚴格控制在（23±2）℃、（50±5）% RH，試樣預處理后立即測試。 保載時間不足 塑料蠕變未充分發生，壓痕深度偏淺，硬度值偏高。 嚴格按標準保載 15~60 秒（軟塑料保載時間長，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 個試樣后檢查壓頭，定期用顯微鏡觀察鋼球圓度，磨損超限時更換。 加載速度過快 產生 “沖擊效應”，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、硬質熱固性塑料） 軟質彈性體（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，載荷極小（≤1kgf） 測試精度 高（壓痕深度差量化計算，重復性好） 較低（依賴彈性恢復速度，受操作者影響大） 結果意義 反映材料 “剛性 + 抗塑性形變能力”，與耐磨性相關 反映材料 “彈性模量”，與柔軟度、回彈性相關 

六、測試應用場景 質量控制：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導致硬度偏差）； 材料選型：對比不同塑料的硬度（如選擇硬度更高的 POM 替代 PA6，提升齒輪耐磨性）； 老化評估：通過測試老化前后（如熱老化、紫外老化）的硬度變化，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）； 產品合規：部分行業標準（如汽車內飾件、電子外殼）對塑料硬度有明確要求，需通過洛氏硬度測試驗證合規性。 塑料洛氏硬度測試的核心是通過標準化的載荷、壓頭和流程，量化材料抵抗壓痕的能力，其結果的準確性依賴于嚴格的試樣準備、環境控制和設備校準。實際測試中需根據塑料硬度選擇合適的標尺（如 HRM、HRR），并注意與邵氏硬度的適用場景區分，避免誤用。