航空材料试验仪器和试样分析

1.试样

除非产品或材料规范另有规定，试样表面应平坦光滑，并且不应有氧化皮及外来污物，尤其不应有油脂，试样的表面应能保证压痕深度的精确测量，建议试样表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。当对可能会与压头黏结的活性金属进行硬度试验时，例如钛，可以使用某种合适的油性介质（例如煤油）。使用的介质应在试验报告中注明。

试样的制备应使受热或冷加工等因素对试样表面性能的影响减至最小，尤其是对于残余压痕深度浅的试样更应特别注意。

对于用金刚石圆锥压头进行的试验，试样或试验层的厚度应不小于残余压痕深度h的10倍；对于用球形压头进行的试验，试样或试验层的厚度应不小于残余压痕深度的15倍。一般可以从h=0.002（100-HRC）或h=0.002（130-HRB）中知道所试工件厚度是否满足10h或15h的要求，或者可以查表查得试样最小厚度。

对圆柱形试样，最好磨一平面后再做试验。由于载样台升降螺杆、V形载样台、压头对中、表面粗糙度以及圆柱同轴度的影响较大，同时由于压痕周围阻力减小，硬度值偏低，为此，在试样曲面或凸球面上进行硬度试验后，应对洛氏硬度试验数据进行修正。在凸圆柱面和凸球面上试验后的洛氏硬度修正值请参见GB/T 230.1—2009。

2.试验仪器及校验

（1）硬度计 洛氏硬度计应能按表6-5施加预定的试验力，各级试验力的允许偏差见表6-6。

洛氏硬度计应定期进行校验，校验周期不超过一年。

表6-6 洛氏硬度计所施加试验力的偏差

（2）压头 常用的洛氏硬度压头有两种：一种是顶角为120°的金刚石圆锥压头，适合于测定淬火钢等硬度较高的金属材料，另一种是直径为1.5875mm（1/16in）、3.175mm（1/8in）、6.350mm（1/4in）和12.70mm（1/2in）的碳化钨球或钢球，适于退火钢、有色金属等较软材料硬度值的测定。

压头上不允许有灰尘、污物和其他外来材料，否则将影响测试结果。

洛氏硬度试验用碳化钨球压头硬度值应不低于1500HV。

洛氏硬度试验用压头，应定期进行检查（至少10倍放大镜下），以保证其没有任何损坏，如损坏则应更换压头。

（3）测量装置 对于常规的洛氏硬度标尺，压痕深度测量装置应精确到±0.001mm之内，而对于表面洛氏硬度标尺，压痕深度测量装置应精确到±0.0005mm之内，这些精度对应于0.5个洛氏硬度单位。

（4）洛氏硬度计的校验 洛氏硬度计必须进行周期性的校验。洛氏硬度试验设备校验的三种类型为直接校验、间接校验以及日常校验。可按照GB/T 230.2—2012《金属材料 洛氏硬度试验 第2部分：硬度计的校验与校准》及ASTME18《金属材料的洛氏硬度标准试验方法》中的要求进行设备校验。

直接校验是一种对于硬度试验设备组成元件的校验程序。就是对试验力、压头、压痕深度测量装置、试验循环时间等进行直接检测。初试验力F₀的最大允差应为其标称值的±2.0%；总试验力F的最大允差应为其标称值的±1.0%。(www.xing528.com)

间接校验是一种周期性的通过标准块与设备显示硬度值进行比较的校验程序，应对将要使用的每一标尺进行校验。

硬度计的示值重复性r：将每一标准块上测得的5次硬度值按从小到大递增的次序排列，如H₁、H₂、H₃、H₄、H₅。在规定的校验条件下，硬度计的示值重复性r按式（6-8）确定。即

r=H₅-H₁ （6-8）

硬度计的示值误差E：在规定的校验条件下，硬度计的示值误差E按式（6-9）确定。即

式中 H-——5次测定值的平均硬度值；

H_c——所用标准块标定的硬度值。

洛氏硬度计允许的示值误差和示值重复性见表6-7。

表6-7 洛氏硬度计允许的示值误差和示值重复性

（续）

①取其较大者。

日常校验是通过标准化试块，在间接校验之间监控试验机性能的方法。日常校验要求在每天硬度试验之前至少进行一次，压头、试验标尺改变时必须进行日常校验。校验之前，应在硬度块上预先打两个压痕以保证试样、压头及支座处于正常状态，这两个压痕不作为试验数据。选择的标准硬度块应与试验材料的硬度接近，在所选标准块上至少打出三个压痕，如果示值重复性r和示值误差E在相应标准规定范围内，则认为硬度计合格。

下列情况应进行直接校验：硬度计安装时；经拆卸并重新装配后或改变位置时；间接校验结果不合格时；间接校验时间超过了12个月。每次直接校验后，接着应做间接校验。间接校验的周期视维护水准和硬度计使用的次数而定，但在任何情况下该周期不应超过12个月。