硬度檢測方法
目錄:一、無縫鋼管的硬度計檢測方法二、焊管的硬度檢測方法三、馬口鐵的硬度檢測方法
四、模具硬度及模具鋼硬度的檢測方法五、帶鋼硬度的現(xiàn)場檢測方法六、熱處理工件硬度的檢測方法
七、鋁型材硬度的檢測方法八、鑄件的硬度檢測方法九、不銹鋼帶硬度的檢測方法十、不銹鋼板硬度的檢測方法一、無縫鋼管的硬度計檢測方法
1、無縫鋼管常用的硬度指標
無縫鋼管一般常用布氏、洛氏、維氏三種硬度指標來衡量其硬度。
1) 布氏硬度在無縫鋼管標準中，布氏硬度用途廣，往往以壓痕直徑來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。但是對于較硬的或較薄的鋼材的鋼管不適用。
2)洛氏硬度無縫鋼管洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法，其中HRC在鋼管標準中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料，它彌補了布氏法的不足，較布氏法簡便，可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準確。
3) 維氏硬度無縫鋼管維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法，可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點，而克服了它們的基本缺點，但不如洛氏法簡便，維氏法在鋼管標準中很少用。
2、無縫鋼管硬度檢測方法
不銹鋼的硬度檢測要考慮到它的力學性能，這關系到以不銹鋼為原料而進行的變形、沖壓、切削等加工的性能和質量。因此，所有的無縫鋼管要進行力學性能測試。力學性能測試方法主要分兩類，一類是拉伸試驗，一類是硬度試驗。
拉伸試驗是將無縫鋼管制成試樣，在拉伸試驗機上將試樣拉至斷裂，然后測定一項或幾項力學性能，通常僅測定抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率和斷面收縮率。拉伸試驗是金屬材料基本的力學性能試驗方法，幾乎所有的金屬材料，只要對力學性能有要求，都規(guī)定了拉伸試驗。特別是那些形狀不便于進行硬度試驗的材料，拉伸試驗成為weiyi的力學性能檢測手段。
硬度試驗是將一個硬質壓頭按規(guī)定條件緩慢壓入試樣表面、然后測試壓痕深度或尺寸，以此確定材料硬度的大小。硬度試驗是材料力學性能試驗中簡單、迅速、易于實施的方法。硬度試驗是非破壞性的，材料硬度值與抗拉強度值之間有近似的換算關系。材料的硬度值可以換算成抗拉強度值，這一點具有很大的實用意義。
由于拉伸試驗不便于測試，并且由硬度換算到強度很方便，因此人們越來越多地只測試材料硬度而較少測試其強度。特別是由于硬度計制造技術的不斷進步和推陳出新，一些原來無法直接測試硬度的材料，如無縫鋼管、不銹鋼板和不銹鋼帶等，現(xiàn)在都已經(jīng)可能直接測試硬度了。所以，存在一個硬度試驗逐漸代替拉伸試驗的趨勢。
在不銹鋼材料的國家標準中大多數(shù)都同時規(guī)定了拉伸試驗和硬度試驗。對于那些不便于進行硬度試驗的材料，例如無縫鋼管就只規(guī)定了拉伸試驗。在不銹鋼標準中，一般都規(guī)定了布、洛、維三種硬度試驗方法，測定HB、HRB(或HRC)和HV硬度值，規(guī)定三種硬度值只測其一即可。特別是本公司新型研制的便攜式表面洛氏硬度計、管材洛氏硬度計，可以對薄至0.05mm的不銹鋼板、不銹鋼帶以及細至￠4.8mm的無縫鋼管進行快速、準確的硬度檢測，使得過去在國內(nèi)難以解決的問題迎刃而解。
3、無縫鋼管硬度檢測工具
無縫鋼管的內(nèi)徑在6.0mm以上，壁厚在13mm以下的退火無縫鋼管材，可以采用W-B75型韋氏硬度計，它測試非?？焖佟⒑啽?，適于對無縫鋼管材做快速無損的合格檢驗。無縫鋼管內(nèi)徑大于30mm，壁厚大于1.2mm的無縫鋼管，采用洛氏硬度計，測試HRB、HRC硬度。無縫鋼管內(nèi)徑大于30mm，壁厚小于1.2mm的無縫鋼管，采用表面洛氏硬度計，測試HRT或HRN硬度。內(nèi)徑小于0mm，大于4.8mm的無縫鋼管，采用管材洛氏硬度計，測試HR15T硬度。當無縫鋼管內(nèi)徑大于26mm時，還可以用洛氏或表面洛氏硬度計測試管材內(nèi)壁的硬度。
二、焊管的硬度檢測
焊管是用鋼板或鋼帶經(jīng)過彎曲成型，然后經(jīng)焊接制成。按焊縫形式分為直縫焊管和螺旋焊管。按用途又分為一般焊管、鍍鋅焊管、吹氧焊管、電線套管、公制焊管、托輥管、深井泵管、汽車用管、變壓器管、電焊薄壁管、電焊異型管和螺旋焊管。 一般焊管:一般焊管用來輸送低壓流體。用Q19、Q21、Q23鋼制造 。也可采用易于焊接的其它軟鋼制造。鋼管要進行水壓、彎曲、壓扁等實驗，對表面質量有一定要求，通常交貨長度為4-10m，常要求定尺(或倍尺)交貨。焊管的規(guī)格用公稱口徑表示(毫米或英寸)公稱口徑與實際不同，焊管按規(guī)定壁厚有普通鋼管和加厚鋼管兩種，鋼管按管端形式又分帶螺紋和不帶螺紋兩種。
下面簡單的介紹幾種焊管的應用:
1、 一般焊管用于水、煤氣、空氣、油和取暖蒸汽等一般較低壓力流體的輸送。
2、 普通碳素鋼電線套管(GB3640-88)是工業(yè)與民用建筑、安裝機器設備等電氣安裝工程中用于保護電線的鋼管。
3、 直縫電焊管(YB242-63)是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管。通常分為公制電焊管、電焊薄壁管、變壓器冷卻油管等等。
4、 承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊管(SY5036-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，用雙面埋弧焊法焊接，用于承壓流體輸送的螺旋縫鋼管。鋼管承壓能力強，焊接性能好，經(jīng)過各種嚴格的科學檢驗和測試，使用安全可靠。鋼管口徑大，輸送效率高，并可節(jié)約鋪設管線的投資。主要用于輸送石油、天然氣的管線。
5、 承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊管(SY5038-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用高頻搭接焊法焊接的，用于承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強，塑性好，便于焊接和加工成型;經(jīng)過各種嚴格和科學檢驗和測試，使用安全可靠，鋼管口徑大，輸送效率高，并可節(jié)省鋪設管線的投資。主要用于鋪設輸送石油、天然氣等的管線。
6、 一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管(SY5037-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用雙面自動埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。
焊管可以采用布、洛、維三種硬度試驗方法，測定HB、HRB(或HRC)和HV硬度值，三種硬度值只測其一即可。本公司新型研制的便攜式表面洛氏硬度計、管材洛氏硬度計，可以進行快速、準確的硬度檢測，使得過去在國內(nèi)難以解決的問題迎刃而解。
三、馬口鐵的硬度檢測
1、什么是馬口鐵?
馬口鐵是表面鍍有一層錫的鐵皮，它不易生銹，又叫鍍錫鐵。將鐵片浸到熔化的液體錫中而制得。錫是比鐵不活潑的金屬，既不被空氣氧化又不與水反應，所以有相當強的抗腐蝕能力。鐵片上鍍了一薄層錫可起良好的保護作用。但鍍層一旦被破壞后發(fā)生電化學腐蝕時，由于鐵比錫活潑，鐵將作為原電池的負極發(fā)生氧化反應而損耗，錫的存在將加快鐵的腐蝕速度，所以馬口鐵與白鐵不同，它只能在鍍層完好的情況下才有保護鐵的作用。
馬口鐵早產(chǎn)于波希米亞(今捷克和斯洛伐克境內(nèi))。該地自古就盛產(chǎn)金屬，工藝先進，且懂得利用水力從事機器制造，從14世紀起就開始生產(chǎn)馬口鐵。在很長一段時期內(nèi)，這里一直是世界上馬口鐵的主要產(chǎn)地。當時馬口鐵主要用來制造餐具和飲具。17世紀，英、法、瑞典都曾希望建立自己的馬口鐵工業(yè)，但由于需要大筆資金，所以遲遲未得到發(fā)展。直到1811年，布萊恩.唐金和約翰.霍爾開辦馬口鐵罐頭食品之后，馬口鐵制造才大規(guī)模發(fā)展起來。如今*每年產(chǎn)錫約25萬噸，1/3以上用來制造馬口鐵，其中大部分用于罐頭食品業(yè)。
2、馬口鐵的硬度測試
馬口鐵的硬度測試以往大多采用臺式表面洛氏硬度計，采用普通鋼質平測砧，測試HR30T硬度。
近年來，由于關于馬口鐵的國家標準GB/T2520-2000開始采用了上通用的HR30Tm硬度表示方法，因此國內(nèi)已開始采用金剛石測砧、測試馬口鐵的HR30Tm硬度值。
但是，測試HR30Tm硬度需要一個金剛石測砧，而國產(chǎn)的洛氏硬度計很少有這種配件可以選購。由于合適的金剛石測砧難以買到，臺式的表面硬度計又比較貴。因此，HR30Tm硬度表示方法在國內(nèi)馬口鐵行業(yè)的應用還不普遍。特別是在馬口鐵的使用廠家方面，盡管人們也意總識到馬口鐵的硬度很重要，它要關系到加工產(chǎn)品的質量，關系到生產(chǎn)效率和企業(yè)效益。但是多數(shù)企業(yè)都沒有對購進的馬口鐵材進行硬度復檢。
現(xiàn)在情況不同了，沈陽天星試驗儀器有限公司已經(jīng)生產(chǎn)出了PHR系列便攜式表面洛氏硬度計，它的重量只有臺式機的百分之一，價格只有臺式機的一半，精度與臺式機相同，都符合關于洛氏硬度試驗方面的國家標準GB/T 230.1-2004的規(guī)定。作為選購件，沈陽天星公司還可提供用于測試HR30Tm硬度的金剛石點砧座，它的價格只有國內(nèi)同類產(chǎn)品的五分之一。
測試馬口鐵的硬度，可以選用PHR-1S型表面洛氏硬度計，它的重量只有0.7kg，可以測試厚度為0.05~25mm的板帶材料，測試內(nèi)徑26mm以上的管材內(nèi)壁硬度，測試內(nèi)徑30mm以上的管材外壁硬度。配上金剛石點砧座就可以測試馬口鐵的HR30Tm硬度。這種儀器可以方便地帶到生產(chǎn)現(xiàn)場、銷售現(xiàn)場和材料倉庫去使用。可以用于馬口鐵生產(chǎn)廠的在線質量控制，也可以用于馬口鐵使用廠的材料復檢，還可以帶到鋼材市場去選購材料。如果配上一個選購件支承座，還可以放到一個平臺上(例如辦公桌)進行測試。表面洛氏硬度計非常適于測試馬口鐵的硬度，它的采用必定會給馬口鐵的生產(chǎn)和使用廠家?guī)砻黠@效益。
四、模具硬度及模具鋼硬度的檢測方法
模具鋼是模具工業(yè)的主體材料，根據(jù)模具的服役條件、環(huán)境和狀態(tài)的不同，模具鋼應具備不同的特性。在工業(yè)生產(chǎn)中，模具使用壽命和制成零件的精度、質量、外觀性能，除與模具的設計技術、制造精度，以及機床精度和制造操作有關外，正確地選用模具材料和正確地執(zhí)行熱處理工藝也是至關重要的，資料顯示，模具早期失效因材料選擇不當和材料內(nèi)部缺陷引起的大約點10%左右，而由熱處理不當引起的約占49%。
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指標。模具在工作時的受力狀態(tài)是復雜的，如熱作模具通常是在交變的溫度場下承受交變應力作用，因此它應具有良好的阻止模具轉變成較軟或塑性狀態(tài)的能力，并且在長期工作環(huán)境下仍保持模具的形狀和尺寸精度不變。一般成品模具的硬度，冷作模具常選擇在59-60HRC，熱作模具常選擇在48HRC左右。
耐磨性也是成品模具的重要性能指標。零件成形時金屬和模具型腔表面發(fā)生相對運動，磨損了型腔表面，至使模具的尺寸形狀、精度和表面粗糙度發(fā)生變化而失效。模具的耐磨性是由模具的熱處理，特別是表面熱處理決定的，評估模具耐磨性好壞的主要依據(jù)是硬度。
模具鋼的硬度測試主要針對三種情況，即模具鋼材料的硬度檢測，經(jīng)過熱處理的半成品模具的檢測硬度及要求高耐磨性的模具表面熱處理后的表面硬度的檢測。
供貨狀態(tài)的模具鋼主要是經(jīng)過鍛造的鋼板、鋼塊或鋼棒，一般以退火狀態(tài)供貨。某些塑料模具鋼還以預硬狀態(tài)(調(diào)質處理)供貨，用戶可直接加工成模具而不必進行后續(xù)熱處理。
模具鋼按鋼種分類可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼，中國標準對于各種模具鋼都規(guī)定了出廠硬度要求，要求對鋼材的退火硬度和試樣淬火硬度進行檢驗。
中國標準GB/T1298-1986《碳素工具鋼技術條件》規(guī)定，退火狀態(tài)供貨鋼材，對于T7-T13各種不同牌號，硬度值應分別小于187-217HBS，試樣淬火硬度大于62HRC。
中國標準GB/T1299-2000《合金工具鋼》規(guī)定，退火狀態(tài)供貨的鋼材，對于不同的牌號，硬度值應小于某個數(shù)值或在某個硬度區(qū)間內(nèi)，例如:9SiCr硬度為197-241HBW，Cr12硬度為217-269HBW，Cr5Mo1V硬度≤255HBW。試樣淬火硬度根據(jù)不同的牌號，一般在53-64HRC之間。
中國標準GB/T9943-1988《高速工具鋼棒技術條件》規(guī)定，退火鋼材硬度應小于255-285HBS，淬火回火鋼材硬度應大于63-66HRC。
按照標準的要求，出廠狀態(tài)的模具鋼應使用布氏硬度計，測試HBS(鋼球壓頭)或HBW(硬度合金壓頭)硬度，并且只要材料具有足夠的尺寸，應盡量采用3000kg力和10mm球的試驗條件。 然而模具鋼材料尺寸通常都比較大，無法直接在布氏硬度計上測試，常用的辦法是在鋼材上截取一塊樣品，經(jīng)適當加工之后在布氏硬度計上測試。在少數(shù)要求不高的場合，也有人用簡易便攜式布氏硬度計或錘擊式布氏硬度計測試，但是，這些儀器誤差太大，技術指標中給出的誤差是±8%，實際應用中的誤差常常超過10%，只能給出一個粗略的結果。
近年來，里氏硬度計被廣泛應用，它測試快速，方便，測試值可自動轉換成布氏硬度值，因此得到一定程度的應用。但是里氏硬度計采用的是動態(tài)硬度測試原理，影響儀器準確性的因素較多，對材料表面光潔度的要求也很高，硬度值轉換的誤差也較大，因此，其精度盡管常常高于簡易便攜式布氏硬度計和錘擊式布氏硬度計，但是還要遠低于常規(guī)的布氏和洛氏硬度計。好在模具鋼材對硬度測試的精度要求也不高。
里氏硬度計洛氏硬度計布氏硬度計北京時代新天測控技術有限公司出品
