ASTM E18 金屬材料洛氏硬度的標準測試方法

由美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的「ASTM E18 金屬材料洛氏硬度標準試驗方法」標準描述了基於洛氏壓痕硬度原理測定金屬材料洛氏硬度和洛氏表面硬度的試驗方法。該標準規定了洛氏硬度計的要求以及洛氏硬度試驗的執行程序。

本測試方法包含便攜式洛氏硬度計的使用要求，該儀器應根據洛氏硬度計原理測量洛氏硬度，並能夠滿足本測試方法的所有要求，包括儀器的直接和間接驗證。對於無法滿足直接驗證要求、只能透過間接驗證要求進行驗證的便攜式洛氏硬度計，ASTM E110 對此進行了說明。

本標準還包括以下附加要求：

• 洛氏硬度試驗機的驗證（附錄A1）
• 洛氏硬度標準化機器（附錄A2）
• 洛氏壓頭刀具標準化（附件A3）
• 洛氏硬度塊的標準化（附件A4）
• 確定試件最小厚度的指南（附件A5）
• 凸圓柱面測試時的硬度值修正（附錄A6）

該標準還包括以下有關洛氏硬度測試的非強制性資訊：

• 給出與拉伸強度對應的硬度值的ASTM標準清單（附錄X1）
• 確定洛氏硬度不確定度的程序範例（附錄X2）

洛氏硬度試驗和洛氏表面硬度試驗的測試原理、測試程序和驗證程序基本上相同。兩種試驗的一個關鍵差異在於，洛氏表面硬度試驗的試驗力小於洛氏表面硬度試驗。兩種試驗可以使用相同類型和尺寸的壓頭，這取決於所使用的尺度。因此，在本標準中，除非另有說明，「洛氏硬度」一詞均指洛氏硬度試驗和洛氏表面硬度試驗。

洛氏硬度試驗是一種實驗性的壓痕硬度試驗，可以提供有關金屬材料的有用資訊。這些資訊可能與金屬材料的抗拉強度、耐磨性、延展性和其他物理特性有關，並可用於品質控制和材料選擇。洛氏硬度試驗被認為是商業貨物驗收測試的理想選擇，並已在工業領域廣泛用於此目的。在零件特定位置進行的洛氏硬度試驗可能無法代表整個零件或最終產品的物理特性。除非另有規定，否則遵循此標準測試方法可確保其可追溯至國家洛氏硬度標準。

洛氏壓痕硬度試驗分為施力和撤除三個步驟。第一步，將壓頭接觸試樣，並施加初步試驗力。初步試驗力維持規定的保荷時間後，測量壓痕的基本深度。第二步，以可控的速率透過附加試驗力使壓頭上的力增加到總試驗力。總試驗力保持規定的保荷時間。第三步，撤除附加試驗力，將初試驗力恢復到最終試驗力。初試驗力維持規定的保荷時間後，測量最終壓痕深度。洛氏硬度值是透過初步試驗力作用下的最終壓痕深度與基本壓痕深度之差計算得出的。撤除初試驗力，並將壓頭從試樣上取下。

洛氏硬度試驗通常分為兩類：洛氏硬度試驗和洛氏表面硬度試驗。這兩類試驗的主要差異在於所使用的試驗力。洛氏硬度試驗的初始試驗力為 10 kgf (98 N)，總試驗力分別為 60 kgf (589 N)、100 kgf (981 N) 和 150 kgf (1471 N)。洛氏表面硬度試驗的初始試驗力為 3 kgf (29 N)，總試驗力分別為 15 kgf (147 N)、30 kgf (294 N) 和 45 kgf (441 N)。

洛氏硬度測試的壓痕包括特定直徑的鑽石球形錐形壓痕和碳化鎢球壓痕。

ASTM E18標準的主要用途如下：

• 確定材料硬度：本標準提供了使用洛氏硬度計測量金屬硬度的標準化方法。
• 品質控制和檢查：通常用於生產環境中，以確保材料符合所需的硬度規格。
• 材料比較：有助於比較不同金屬合金的硬度。
• 製程驗證：協助驗證熱處理、機械加工或其他製程對材料硬度的影響。

簡而言之，ASTM E18 標準確保了各個實驗室、產業和應用的洛氏硬度測試的一致性和準確性。

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