金属材料 洛氏硬度试验 第1部分: 试验方法
Metallic materials -- Rockwell hardness test -- Part 1: Test method
1 范围
GB/T 230的本部分规定了标尺为A、B、C、D、E、F、G、H、K、15N、30N、45N、15T、30T和45T的金属材料洛氏硬度和表面洛氏硬度的试验方法。
本部分适用于固定式和便携式洛氏硬度计。对于特定的材料或产品,适用其他特定标准,例如:
GB/T 3849.1[1]、GB/T 9097[2]。
注:碳化钨合金球形压头为标准型洛氏硬度压头,钢球压头仅在满足附录A的情况下才可使用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 230.2-2012 金属材料 洛氏硬度试验 第2部分:硬度计(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)的检验与校准(GB/T 230.2-2012,ISO 6508-2:2005,MOD)
GB/T 230.3 金属材料 洛氏硬度试验 第3部分:标准硬度块(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)的标定(GB/T 230.3-2012,ISO 6508-3:2005,MOD)
JJG112 金属洛氏硬度计(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)
JJF1059.1 测量不确定度评定与表示
3 原理
将特定尺寸、形状和材料的压头按照第7章的规定分两级试验力压入试样表面,初试验力加载后,
测量初始压痕深度。随后施加主试验力,在卸除主试验力后保持初试验力时测量最终压痕深度,洛氏硬度根据最终压痕深度和初始压痕深度的差值h及常数N 和S(见图1、表1和表2)通过式(1)计算给出:
4 符号、缩写术语和名称
4.1 本部分使用的符号、缩写术语和名称见图1、表1、表2及表3。如产品标准或协议允许,直径为6.350mm和12.70mm的压头也可以使用。参见ASTME18[10]中其他标尺所使用的压头。
注1:对于某些材料,适用范围可能比表中所示要窄。
注2:试验力以前使用kgf为单位。例如:30kgf的总试验力换算为294.2N。
a 当金刚石圆锥表面和顶端球面是经过抛光的,且抛光至沿金刚石圆锥轴向距离尖端至少0.4mm,试验适用范围可延伸至10HRC。
4.2 洛氏硬度的表示方法如下示例。
注1:GB/T 230的以前版本允许使用钢球压头,并加后缀S表示。
注2:HR30TSm和 HR15TSm在附录A进行了定义,使用大写S和小写 m来表明使用钢球压头和金刚石试样支撑台。
5 试验设备
5.1 硬度计
硬度计应能按表1和表2的部分或全部标尺及第7章的要求施加试验力,并符合GB/T 230.2-
2012或JJG112的规定。
5.2 金刚石圆锥体压头
金刚石圆锥压头应满足GB/T 230.2-2012或JJG112的要求,压头锥角应为120°,顶部曲率半径
应为0.2mm,可以证实用于以下试验:
---仅作为洛氏硬度标尺使用;
---仅作为表面洛氏硬度标尺使用;
---同时作为洛氏硬度标尺和表面洛氏硬度使用。
5.3 球形压头
碳化钨合金球形压头的直径为1.5875mm或3.175mm,并符合GB/T 230.2-2012的要求。
注1:球形压头通常由一个压头球和压头体组成。如果接触试样的端部为球形的单体压头满足GB/T 230.2-2012中6.3.1尺寸、形状、抛光、硬度的要求以及满足GB/T 230.2-2012中6.3.2的性能要求,这种端部为球形的单体压头也可以使用。
注2:碳化钨合金球形压头为标准型洛氏硬度压头,钢球压头仅在 HR30TSm和 HR15TSm时使用,见附录A。
6 试样
6.1 除非材料标准或合同另有规定,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。在做可能会与压头粘结的活性金属的硬度试验时,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。
6.2 试样的制备应使受热或冷加工等因素对试样表面硬度的影响减至最小。尤其对于压痕深度浅的试样应特别注意。
6.3 附录B给出了洛氏硬度与试样最小厚度关系图。对于用金刚石圆锥压头进行的试验,试样或试验层厚度应不小于残余压痕深度的10倍;对于用球压头进行的试验,试样或试验层的厚度应不小于残余压痕深度的15倍。除非可以证明使用较薄的试样对试验结果没有影响。通常情况下,试验后试样的背面不应有变形出现。对于特别薄的薄板金属,应符合 HR30TSm和 HR15TSm标尺的特别要求,见附录A。
6.4 在凸圆柱面和凸球面上进行试验时,应采用洛氏硬度修正值,见7.11。
7 试验程序
7.1 试验一般在10℃~35℃的室温下进行。当环境温度不满足该规定要求时,试验室需要评估该环
境下对于试验数据产生的影响。当试验温度不在10℃~35℃范围内时,应记录并在报告中注明。
注:如果在试验或者校准时温度有明显的变化,测量的不确定度可能会增加,并且可能会出现测量超差的情况。
7.2 使用者应在当天使用硬度计之前,对所用标尺根据附录C进行日常检查。金刚石压头应按照附
录D的要求进行检查。
7.3 在变换或更换压头、压头球或载物台之后,应至少进行两次测试并将结果舍弃,然后按照附录C进行日常检查以确保硬度计的压头和载物台安装正确。
7.4 压头应是上一次间接校准时使用的,如果不是上一次间接校准时使用的,压头应按照附录C中对常用的硬度标尺至少使用两个标准硬度块进行核查(硬度块按照GB/T 230.2-2012表1中选取高值和低值各1个)。该条款不适用于只更换球的情况。
7.5 试样应放置在刚性支承物上,并使压头轴线和加载方向与试样表面垂直,同时应避免试样产生位移。应对圆柱形试样作适当支承,例如放置在洛氏硬度值不低于60HRC的带有定心V型槽或双圆柱的试样台上。由于任何垂直方向的不同心都可能造成错误的试验结果,所以应特别注意使压头、试样、定心V型槽与硬度计支座中心对中。
7.6 使压头与试样表面接触,无冲击、振动、摆动和过载地施加初试验力F0,初试验力的加载时间不超过2s,保持时间应为3+1-2s。
注:初试验力的保持时间范围是不对称的。
例如:3+1-2s表示3s是理想的保持时间,可接受的保持时间范围是1s~4s。
7.7 初始压痕深度测量。手动(刻度盘)硬度计需要给指示刻度盘设置设定点或设置零位。自动(数
显)硬度计的初始压痕深度测量是自动进行,不需要使用者进行输入,同时初始压痕深度的测量也可能不显示。
7.8 无冲击、振动、摆动和过载地施加主试验力F1,使试验力从初试验力F0 增加至总试验力F。洛氏硬度主试验力的加载时间为1s~8s。所有 HRN和 HRTW 表面洛氏硬度的主试验力加载时间不超过4s。建议采用与间接校准时相同的加载时间。
注:资料表明,某些材料可能对应变速率较敏感,应变速率的改变可能引起屈服应力值轻微变化,影响到压痕形成,
从而可能改变测试的硬度值。
7.9 总试验力F 的保持时间为5+1-3s,卸除主试验力F1,初试验力F0 保持4+1-3s后,进行最终读数。对于在总试验力施加期间有压痕蠕变的试验材料,由于压头可能会持续压入,所以应特别注意。若材料要求的总试验力保持时间超过标准所允许的6s时,实际的总试验力保持时间应在试验结果中注明(例如65HRF/10s)。
7.10 保持初试验力测量最终压痕深度。洛氏硬度值由式(1)使用残余压痕深度h计算,相应的信息由表1、表2和表3给出。对于大多数洛氏硬度计,压痕深度测量是采用自动计算从而显示洛氏硬度值的方式进行。图1中说明了洛氏硬度值的求出过程。
7.11 对于在凸圆柱面和凸球面上进行的试验,需要按附录E(表E.1、表E.2、表E.3和表E.4)和附录F
(表F.1)进行修正,修正值应在报告中注明。未规定在凹面上试验的修正值,在凹面上试验时,应协商解决。
7.12 在试验过程中,硬度计应避免受到冲击或振动。
7.13 两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的3倍,任一压痕中心距试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍。
8 结果的不确定度
一次完整的不确定度评定宜依照测量不确定度表示指南JJF1059.1进行。对于硬度,与来源类型
无关,有以下两种测量不确定度的评定方法可供选择:
---基于在直接校准中对所有出现的相关不确定度分量的评定,参考 EURAMET Guide
CG-16[3];
---基于用标准硬度块(有证标准物质)进行间接校准[2,3,4],测定指导参见附录G。
9 试验报告
除非另有规定,试验报告应至少包括以下内容:
a) GB/T 230的本部分编号;
b) 与试样有关的详细资料,包括试样表面的曲率;
c) 如果试验温度不在10℃~35℃之间,应注明试验温度;
d) 以4.2的格式表示的试验结果;
e) 不在本部分规定之内的操作或可选操作;
f) 可能影响试验结果的各种细节;
g) 如果总试验力的保持时间超过6s,应注明总试验力的保持时间;
h) 试验日期。
10 换算成其他硬度或抗拉强度值
尚无普遍适用的方法将洛氏硬度值精确地换成其他硬度或抗拉强度,因此应避免这种换算,除非通
过对比试验得到可比较的换算方法(参见GB/T 33362[11])。
评论
发表评论