浅析V型槽载物台对洛氏硬度检测结果的影响

关树枝

(湖北江钻股份公司，武汉 433124)

0 引言

对滚珠、钢球等凸柱面、凸球面试样进行洛氏硬度检测时，为了检测方便或标准要求直接检测零件工作面硬度，必须借助特殊V型槽载物台，进行洛氏检测，再根据标准规定的系数进行修正。V形槽载物台包括V形锥槽载物台和V形槽载物台(以下统称V形槽)。V型槽的作用是在硬度检测中对圆柱状和球状样品提供稳固、准确的支撑作用。在硬度机精度准确的情况下，任何由V型槽引起，影响检测过程对试样稳固、合适支撑的因素，都会造成检测结果的偏差。另一方面，相关计量检定规程[1]中没有明确规定需对V形槽进行检定。日常用标准硬度块校准硬度机时只用平台支撑座，不会使用V型槽，定期检定中通常也会忽视V型槽的检定[2]。V型槽的硬度、工作面粗糙度等因素，都可能会对洛氏硬度检测结果造成较大影响。

根据洛氏硬度试验原理，规定条件下，将压头分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h。以h代表硬度的高低。由此可知，任何影响试验力或残余压痕深度的因素，都将对洛氏硬度结果产生影响。

1 V形槽载物台硬度的影响

对轴承零件钢球、滚珠等样品使用V形锥槽载物台(见图1)和V形槽载物台(见图2)支撑，进行洛氏硬度检测时，样品与载物台接触面积明显小于使用平台支撑座检测具有两个平行平面样品硬度时的接触面积，这时需要载物台有足够的硬度，以提供坚固的支撑。V型槽载物台硬度过低，受力时载物台与试样接触面会产生一定形变，对样品的坚固支撑作用下降，通常会造成洛氏硬度检测数据降低。因此，载物台硬度值应不低于60HRC[2]。

图1 V形锥槽载物台

图2 V形槽载物台

2 V形槽工作面粗糙度等状况的影响

载物台工作面粗糙度不够，可能会对结果造成很大影响。硬度机投入使用前，会按相关检验标准进行检验，以保证载物台符合要求，而经过长期使用后，V形槽载物台工作面会因为局部磨损、划痕、表面锈迹、附着污垢等因素，造成工作面粗糙度下降，失去对检测样品平稳、刚性的支撑作用，使实验力不能完全传递到样品上，导致结果产生较大影响。

笔者对两个外形相同V形槽载物台进行试验，发现经过使用多年后，在同一台硬度机上使用不同V形槽载物台，检测出洛氏硬度的结果相差较大。经过仔细分析，发现V形槽载物台工作面磨损程度及表面附着的污垢、锈迹有区别。用专用的油石对工作面仔细研磨，除去表面附着的污垢、锈迹，使工作面恢复光洁、平整后，两件不同V形槽载物台的差异明显减小，结果趋于一致。可见V形槽载物台表面粗糙度、平整度、污物等状况会对结果产生较大影响。

日常要对载物台表面进行必要的检查，保证载物台工作面不能有影响硬度检测结果准确性的磨损、划痕、污物和锈斑；另外也需要做好防锈、清除表面污垢等工作，防止其影响载物台对样品的刚性支撑作用，而导致硬度检测数值的降低。

3 V形槽载物台中心凹槽或中心孔的影响

通常在V形槽载物台中心有一个中心孔或中心槽，孔或槽的尺寸会对直径较小的钢球或滚珠硬度检测结果造成较大影响。尤其对小直径的试样而言，检测结果影响更大。笔者曾使用的两个不同V形槽载物台对同一批滚珠硬度检测对比实验时，发现平均硬度结果相差很大。经过仔细分析发现主要存在两方面原因：1)以前从未检测过直径仅为6.2mm滚珠的硬度；2)两个V形槽载物台主要区别在于中心凹槽宽度不同，其中一个中心凹槽宽度较大，约5.0mm，载物台不能对小滚珠提供平稳刚性的支撑(示意图见图3a)，导致硬度检测结果偏低。

图3 V形载物台中心槽尺寸对滚珠洛氏硬度检测结果影响的两种典型示意图

因此，V形槽中心槽或中心孔的尺寸要与试样的尺寸相匹配。对直径较小的滚珠或钢球，使用V形槽载物台或锥形槽载物台检测洛氏硬度时，应充分考虑载物台中心凹槽宽度或中心孔直径的影响，避免检测结果与硬度真值产生较大偏差。

4 中心不对中的影响

压头、试样、载物台V形槽与硬度机支撑座的中心应对中，否则检测过程压头中心会偏离柱状或球状样品凸起部分的最上端中心，通常会导致洛氏硬度检测数值低于真值。中心位置偏差相同时，柱状或球状样品的直径越小，造成硬度偏差的情况就会越明显。

5 其它因素的影响

使用V型槽检测圆柱状试样硬度时，压痕距离试样端面太近、操作不当等因素都会对结果造成影响。本文只讨论容易被忽视的重要因素，其它可能存在的影响因素不再逐一详细讨论。

6 结语

1)在硬度机本身的精度良好的前提下，V形槽载物台本身硬度、V形槽载物台工作面状况、载物台中心凹槽或中心孔尺寸、中心对中度等因素都可能会对洛氏硬度检测数据造成不同程度的偏差，甚至可能造成检测质量事故，对小直径的柱状或球状样品硬度检测结果的影响尤为明显。

2)金属洛氏硬度计检定规程没有明确规定需对V形槽载物台进行检定，但在日常自检和定期检定中不应忽视对V形槽载物台的硬度、表面状况、中心对中度等指标进行检定。

3)检测时，注意根据样品大小和V形槽载物台特性，选用恰当的V形槽载物台。

[1] JJG 112—2003 金属洛氏硬度 (A B C D E F G H K N T标尺)检定规程.北京.中国计量出版社，2003

[2] 沈运杰，等.洛氏硬度计在校准时易被忽略的现象分析 .计量技术，2013(1)

[3] GB/T 230.1—2009 金属材料 洛氏硬度实验 第1部分：实验方法(A B C D E F G H K N T标尺).北京.中国标准出版社，2009