洛氏硬度测试是热处理行业在检验热处理工艺成功与否时应用最多的方法。它看起来是在生产现场、质量控制部门和冶金实验室都最容易进行的测试之一，但也可以说是最难以正确进行的测试之一。让我们更进一步讨论。

什么是硬度？

硬度的一个常见定义是材料对外力的抵抗能力，在测量时需要使用一个形状一定的压头施加静载荷。不过，硬度也可以指刚度（抗回火能力）或者抵抗划伤、磨蚀或切削的能力。

它被认为是材料在使用过程中抵抗永久变形（比如弯曲、断裂或出现形状变化）的能力。硬度越高，它的抵抗能力就越大。

必须知道的是，材料的硬度在相当大程度上取决于它的微观结构，而后者又受到热处理工艺的影响。

硬度并不是材料的一个基本性能，而是一个复合指标。所以，它是一切良好的一个表现，但并不是一切良好的保证。

硬度之所以很受重视，是因为它能够直接反映出材料的预期强度，否则就需要通过破坏性试验才能测量强度。硬度压痕在工作表面上的位置经常被认为是衡量硬度测试是否属于无损检测的一个重要因素。

根据具体操作的方式，硬度测量方法分为三大类：划痕硬度、压痕硬度（图1）和动态回弹硬度（图2）。

图1. 台式压痕硬度测试仪

图2. 便携式动态回弹硬度测试仪（照片由哥伦比亚机械有限公司提供）

洛氏硬度测试仪可以是台式，也可以是便携式。

洛氏硬度测试的注意事项

许多不同的因素都会对硬度测试的结果产生影响。在大多数情况下，违反简单但基本的测试规定造成的操作不当会导致读数不正确或具有误导性。其结果可能是合格部件被废弃，更糟糕的是使不合格部件被接受并投入使用。只有按照规定进行操作，才能得到准确的硬度数据。

为了帮助做到这一点，我们归纳了热处理人员在洛氏硬度测试中最常遇到的一些问题和解决方案（排序不分先后）。

1. 要按照ASTM E18“金属材料洛氏硬度标准试验方法”（最新版）或被测材料的相应ASTM标准中规定的测试规程进行操作。

2. 一定要使用由有资质的外部服务商在近期进行过标定（贴有最新标定标签）的硬度测试仪。

3. 应当使用试块来验证硬度读数。典型作法是一个试块上取3个读数，将平均值同刻在试块上的数值进行对照。每天都应当这样做。同一个试块绝不要两面使用。它只应使用一面，因为底面上的钻石形压痕在对准砧座时会导致读数不正确。旧试块可以被修磨，但要标明是废品，可以在更换压头或砧座时用来“设置压头”。一定要记住，在更换压头或砧座后测量部件时，第一个读数应当弃之不用。

4. 检查压头是否有足以导致读数错误的破损（钻石形压头出现缺口或裂纹，球形压头变得扁平）。每周从测试仪上取下压头检查损坏情况，检查时应使用低倍放大镜（10 – 50倍），比如体视显微镜或珠宝商目镜。变得扁平的球形压头有时很难发现，除非对所有表面进行检查——通常需要以一定的角度检查。如果您发现读数一直偏高或飘忽不定，就需要立刻进行检查。有经验的热处理人员有一个窍门：在取下压头时将一个手指放到它的尖头上，以防止意外损坏。

5. 部件和测试仪的清洁性至关重要。在开始测试前，要将部件或测试仪上的任何氧化皮、碎屑、灰尘和油污清除干净。即使只有很少量的碎屑，也可能造成洛氏硬度读数出现明显偏差。在开始操作前和换班时，应当取下压头和砧座进行清理。部件在测试前应当轻轻地打磨底面和顶面并清理干净。

6. 表面不平也会改变读数。特别粗糙或带有纹路（比如机加工痕迹）的表面会影响读数的准确性。在开始硬度测试前应当轻轻地打磨底面和顶面。

7. 要考虑表面的弯曲情况。要记住，对于洛氏硬度标尺A、C和D，小直径部件的硬度读数必须加上一个修正系数，而且修正系数要随表观硬度和部件直径而改变。修正系数请见ASTM E18中的相应表格。另外，不要将以前的钻石形压痕翻转到下方对准砧座，因为这个压痕会造成轻微移动，使读数偏低。

8. 如果部件出现活动，则读数无效（即使读数处于规定范围内）。这些读数应当弃之不用，不要将其包括在平均值中。在很多例子中，记录读数时都加上了适当的备注，解释了它们为何不被使用。

9. 要记住，对于给定的洛氏标尺需要一个最小硬化层深度，以得到有效的读数（详见ASTM E18）。举例来说，对于洛氏C标尺，最小硬化层需要达到0.030英寸（0.76毫米），才能达到60 HRC读数。较浅的硬化层可能会使读数偏低，所以，要么换成A标尺，要么换成表面硬度标尺（比如N标尺）。

10. 部件表面不与压头垂直,将会导致读数错误。要记住，表面的平行度要在2度以内。在测量镶嵌的样品时一定要注意，它们必须平直，足够厚，在承受载荷时不能弯曲。对它们来说，显微硬度测试也许更合适。

11. 要记住，洛氏A标尺跨越了洛氏C和B标尺的范围，通常是一个很好的依据。

12. 在过于靠近样品边缘处测量可能会损坏压头，因而得到错误的读数。根据ASTM E18的规定，压痕到边缘的距离应当不小于压痕直径的2.5倍。如果金属向外突起，使压痕过于靠近边缘，读数应当视为无效。

13. 测试点相互之间过于靠近，将使读数失真（偏高）。对（标定用）试块来说同样如此，而操作人员往往试图在同一个区域进行太多次测试,以节省购买新试块的费用。压痕的间距应当执行ASTM E18的规定 – 直径的3倍。

14. 如果部件没有得到适当的支承，会造成读数错误。较大的和形状不规整的部件尤其需要可靠的支承。如果部件在测试过程中出现活动——即使是微小的移动——将会得到错误的读数，尽管读数可能处在预期的硬度范围内。要将砧座换成能够保证部件稳固的类型。还可能需要借助于其他的外部支承装置（比如Steady-Rest®）。

15. 太薄的样品将会产生错误的读数。被测材料的厚度应当至少是压痕深度的10倍。可接受的最小厚度可查阅ASTM E18的相应表格。在进行薄片或箔材的硬度测试时，可以使用特殊的（预硬化）砧座。

最后，应当将印有不同硬度测试标尺及其换算关系的图表挂在墙上，或者将关于它们的成套卡片放在方便的地点。几乎所有制造硬度测试设备的公司都会免费提供它们。

结语

大多数人都没有必要成为掌握硬度测试所有细节的专家。不过，对用户来说，选择合适的硬度测试方法和标尺，考虑部件的形状和测试的位置，并且牢记设备和测试方法的限制，还是非常重要的。

如果这些方面做得不好，会对材料的真正条件、性能和硬度产生错误的认识。

如果您发现自己在硬度和硬度测试方法方面产生了疑问，首先要确认规定的硬度对相应的材料来说是否合适。然后，要确认硬度是怎样测量出来的，采用的方法对样品是否合适。虽然不同的硬度测试设备或实验室之间会有不同程度的差异，但如果方法正确的话，肯定会有一定程度上的一致性。