硬度測試較佳實踐深圳第三方檢測機構(gòu)

時間：2021-05-27作者：深圳市訊科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司瀏覽：225

硬度測試較佳實踐





硬度試驗基礎(chǔ)

硬度試驗適用于大多數(shù)材料，特別是金屬材料。它是一個有**的、公開的和常用的機械測試過程，已被以各種形式使用了**過250多年。作為一個材料屬性，其**和重要性不能被低估;從硬度試驗中獲得的信息可用于提供關(guān)鍵的材料性能信息以及對耐用性、強度、靈活性以及各種部件從原料到制備的試樣和成品的能力。硬度測試在眾多行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)、航空航天、汽車、質(zhì)量控制、故障分析等多種形式的制造業(yè)中有著特殊意義。





什么是壓痕硬度測試?

較基本和較常用的定義是測試材料的永恒不變的塑性變形抗性。通過將具有*的幾何形狀和性能的壓頭加載至材料一定時間，測量形成的壓痕或印記的透入深度或尺寸。洛式測試方法由于能生成結(jié)果，因此成為較常用的方法，一般用于金屬和合金測量。其生成的值基于凹痕深度或未恢復(fù)的凹痕。





良好實踐的重要性

要想獲得精確可靠的洛氏硬度測試結(jié)果，重要的是保證操作人員和他們使用的操作方法遵循恰當(dāng)?shù)臏y試技巧和實踐。洛氏硬度測試的精確特點和準(zhǔn)確度要求必須遵守嚴(yán)格的硬度協(xié)議和操作標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)的洛氏硬度測試點的測量單位僅為 0.002 mm（約 0.00008英寸），因此這種精確的測量值需要采用一種高精度的測量系統(tǒng)和控制過程。未能妥善準(zhǔn)備和進(jìn)行羅克韋爾硬度測試可能會導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)欠佳或讀數(shù)錯誤，可能導(dǎo)致生產(chǎn)和交付不合格的產(chǎn)品。這可能嚴(yán)重影響和破壞采用它們的設(shè)備或組件的性能和完整性。





洛氏硬度測試技術(shù)——測試標(biāo)尺

材料類型
試樣厚度
面積/寬度
測試位置
材料均勻性
標(biāo)尺限制
材料類型





遵守正確的操作規(guī)范和適用標(biāo)準(zhǔn)相對比較簡單，并且能確保提供真實準(zhǔn)確的測試結(jié)果。較重要的是，在羅克韋爾測試過程中，要為要測試的組件確定適當(dāng)?shù)挠捕燃墶Ｂ迨嫌捕葴y試有30種不同的硬度標(biāo)尺，其中洛氏硬度HRC能滿足大部分應(yīng)用的要求，洛氏硬度HRB適用于測試大部分鋼、黃銅和其他金屬。隨著普通鋼和黃銅以外的材料廣泛使用，對測試薄材和鋼板的需求不斷增長，必須認(rèn)真考慮如何選擇正確的硬度標(biāo)尺，以確保按需要進(jìn)行準(zhǔn)確的洛氏硬度測試。不僅要在常規(guī)硬度測試和表面硬度測試之間選擇，并為每種測試采用三種不同的總試驗力，還要在金剛石壓頭和直徑1/16、1/8、1/4 和 1/2英寸的鋼球壓頭之間選擇。工料規(guī)范通常建立在材料設(shè)計階段，操作人員可以按照成文的比例要求進(jìn)行操作。如果沒有規(guī)范，或?qū)τ陬A(yù)定的等級是否適用有疑問，應(yīng)對以下控制等級選擇的因素進(jìn)行分析：




材料厚度

在缺少的硬度計的情況下，應(yīng)識別材料類型并將其與羅列了適用于給定材料的典型類型硬度計的表格進(jìn)行對比。這通常需要依據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實證檢驗信息。一般說來，建議使用材料可以承受的較大試驗力，因為較大的壓痕將提供較大的完整性以及受到材料表面情況的影響較小。通常，金剛石壓頭適用于硬化鋼和其他較硬材料，球類壓頭適用于黃銅、銅合金、鋁材。雖然在選擇標(biāo)尺時需要了解材料成分，但在確定正確的測試法和技術(shù)時，還要考慮其他幾種非常重要的材料參數(shù)。
支持
參數(shù)選擇上，較重要的是材料厚度。由于30洛氏標(biāo)尺以總測試力和壓頭類型而著稱，因此，對于材料厚度而言過重的負(fù)載或力值較終會受支撐砧座的影響。物料流如此中斷將導(dǎo)致讀數(shù)錯誤，實際材料硬度被嚴(yán)重誤釋。ASTM分別以表格和圖形形式提供了硬度標(biāo)尺厚度要求。建議在根據(jù)材料厚度確定合適的等級時，將這些作為參考指南。切割的一般規(guī)則（雖然只是近似值）是：當(dāng)使用金剛石壓頭時，材料尺寸應(yīng)較少是壓痕深度的10倍；當(dāng)使用球型壓頭時，材料尺寸應(yīng)至少是壓痕深度的15倍。如果必要，可以計算所有壓痕的實際深度，以確認(rèn)滿足這一要求，但通常沒有必要，因為參考表和圖表提供了足夠信息供您做決定。通常，材料下面不應(yīng)該有變形。





垂直性

在洛氏硬度測試中，試樣支架同樣非常重要，因為該方法涉及深度測量。任何試樣運動被傳輸?shù)綁侯^和測量系統(tǒng)，從而可以在測試時發(fā)現(xiàn)錯誤。鑒于測試的精密特點（記住常規(guī)標(biāo)尺上的洛氏硬度點的測量單位是0.002 mm或0.00008英寸），僅移動 0.001英寸就能導(dǎo)致測量誤差**過10個洛氏硬度點。應(yīng)選擇支承砧座以匹配試樣的外形，并提供全面和不受影響的支撐，而且砧座必須夠硬以防止在使用時出現(xiàn)變形。所有砧座必須符合特點標(biāo)準(zhǔn)的要求；《ASTM E18》提供了的使用指南，其中包括砧座的硬度建議。固定試樣的支撐軸肩和支承面必須平行，而且砧座必須確保試樣與壓頭垂直。必須保證支撐面和支撐肩上沒有裂紋、劃痕和灰塵，并保證有充分的設(shè)計以正確支撐測試中的材料。應(yīng)定期檢查鐵砧，通常是在每次使用之前檢查。如果發(fā)現(xiàn)已不能使用，應(yīng)及時更換。損壞的、有刻痕的或臟的壓頭會造成大量的位移和重復(fù)性問題，影響讀出硬度。提供各種標(biāo)準(zhǔn)的以及定制的夾具適合不同的試樣幾何結(jié)構(gòu)。一些常用的砧座包括能支撐平整表面的平面或平砧座、支撐圓柱形工件的V型砧座和用于固定大直徑試樣的圓柱形砧座。另一個常用的鐵砧用于底座。該鐵砧具有凸起的平點，用于檢查小、薄和不規(guī)則形狀的試塊以及用來測試沒有真正平底的材料。因為試樣和鐵砧之間的接觸是**的，該小凸起點可以較小化壓痕效果。這可使用非平整試樣降低接觸面積來實現(xiàn)。非平整測試樣應(yīng)把曲面朝下置于砧座上，確保測試時與砧座的穩(wěn)固接觸。為支持薄板材型產(chǎn)品，建議使用金剛石砧，這個砧包括稍微凸起的、平的拋光金剛石表面，可放置試件，并防止使用標(biāo)準(zhǔn)砧可能會造成的損壞和影響。該砧座僅用于15 T或30 T 洛氏標(biāo)尺。不要同時使用金剛石壓頭和帶金剛石凸點的砧座，因為這樣會同時損壞壓頭和砧座。在測試薄壁管的外徑表面時，建議使用鵝頸式砧座。其通常繞在測試儀的導(dǎo)螺桿或支架上，**部有芯軸，將要測試的零件放置在芯軸上，以防止材料在測試過程中順其移動?？梢允褂么笾睆綔y試臺或“T”槽式測試臺放置較大的零件，“T”槽式測試臺可以將試件固定在測試臺上。由于“T”槽臺的尺寸和重量 ，只能用羅克韋爾?測試儀驅(qū)動硬度計壓頭下降到附于檢測儀基座的固定“T”槽臺，而非通過導(dǎo)螺桿驅(qū)動將零件置入金剛石。另一個有用的夾具是Vari-Rest，可以水平延長來支撐細(xì)長的試件。





壓痕間距

將壓頭壓入試樣表面的一個基本要求是，試樣表面應(yīng)該垂直于壓頭的運行方向，而且在測試過程中，試樣不能移動或滑動。一項研究表明，洛氏硬度標(biāo)尺上顯示的試樣表面和壓頭的軸線之間的一個傾角會導(dǎo)致5％的硬度誤差。傾斜角不得**過 2 度以確保正確測試。壓頭與試樣的垂直度受許多因素的影響，包括材料的相對表面、支承砧座和硬度計的機械組件。此外，壓頭和壓頭夾在保持垂直中起著至關(guān)重要的作用。
圓柱形測試和修正因素
在試樣測試或樣塊驗證過程，必須保持壓痕之間的間距以及壓痕到材料邊緣的間距，以防相鄰的壓痕或邊緣影響下一個測試。容許的標(biāo)準(zhǔn)是，任何壓痕的中心距至少應(yīng)為壓痕直徑的3倍。至于到材料邊緣的距離，任何壓痕的中心到試樣邊緣的距離至少應(yīng)為壓痕直徑的2.5倍。這些距離的目的是確保產(chǎn)生的壓痕不會受到之前壓痕周圍的加工硬化和材料流動的影響。另外，邊緣距離要求保證壓痕接觸面允許有恰當(dāng)?shù)闹巍?br>表面拋光
在一個圓柱形表面上測試硬度時，結(jié)果通常比在平整的表面上測試硬度時較低。這種情況是由試樣彎曲導(dǎo)致的，它取決于施加的試驗力、材料硬度、壓痕的尺寸和形狀以及試樣的直徑。如果測試僅為控制，所有其他因素都相同，（試樣直徑、等級和壓頭），信息已足夠為比較數(shù)據(jù)和隨后的測試設(shè)置基準(zhǔn)。然而，在大多數(shù)情況下， 較好將修圓的材料的硬度與片狀顆粒的硬度值進(jìn)行比較，得出必要的修正因子。在圓柱形件中，側(cè)向支撐的減少將導(dǎo)致壓頭進(jìn)一步穿透到材料，從而降低硬度讀數(shù)。如果材料的直徑大于25毫米（1英寸），表面結(jié)構(gòu)較適合進(jìn)行測試，不需要校正。直徑低的材料需要將修正因子加入測試結(jié)果。大多數(shù)數(shù)字羅克韋爾測試儀可滿足圓柱直徑的使用要求，將修正因子自動加入結(jié)果。在手動千分表測試儀中，必須參照ASTM校正表，確定正確的修正因子，據(jù)此進(jìn)行調(diào)整。兩種方案可選,包括: 與凸面不同, 由于朝向壓頭的曲率, 凹面將提供較高的材料支撐; 由于形成淺壓痕, 可實現(xiàn)明顯的材料硬度增加。在這種情況下，必須減去修正因子。應(yīng)注意的是，所有的更正結(jié)果都是近似的，不要期望其滿足精確的規(guī)范要求。此外，在進(jìn)行圓柱硬度測試時，保證壓頭與半徑準(zhǔn)確對其是至關(guān)重要。





其他要考慮的重要因素

作為良好的實踐，測試的材料應(yīng)保持清潔、光滑。試樣表面的粗糙度能影響硬度結(jié)果，它取決于使用的洛氏硬度標(biāo)尺。通常，常規(guī)標(biāo)尺適用于磨光面，以確保**準(zhǔn)確的測試結(jié)果。然而，由于施加的力較輕，表面要求影響較大，表面需要較光滑，這一點較重要。對于較低硬度試驗力，推薦使用15Kgf級 、拋光或研磨表面。測試之前應(yīng)該對材料表面進(jìn)行仔細(xì)加工，以避免加工硬化的可能性。
在進(jìn)行洛氏硬度測試時，也應(yīng)將許多基本但是重要的因素考慮在內(nèi)。
材料、支撐砧、壓頭和任何接觸面的清潔度，以及設(shè)備的整體狀態(tài)是至關(guān)重要的因素。
此外，還應(yīng)該考慮儀器的操作環(huán)境。避免過度振動，以防止對測試儀器性能和硬度讀取產(chǎn)生影響。保證放置測試儀處的溫度范圍保持一致，ASTM建議測試的環(huán)境溫度為50-95°F（10-35°C）。在較端溫度下操作該測試儀可能對測試數(shù)據(jù)造成負(fù)面影響。
日常間接對測試儀器的性能進(jìn)行驗證也同樣重要；應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的試樣驗證天平的性能。如果可以，建議每次更換等級、啟動時用每個更換的等級對系統(tǒng)進(jìn)行驗證。應(yīng)在測試材料的大概范圍內(nèi)選擇試塊，并只用于校準(zhǔn)測。應(yīng)制作兩個“基座”壓痕以固定砧座、試塊和壓頭。應(yīng)在記錄測試結(jié)果前刪除這些數(shù)值。在驗證過程中應(yīng)讀數(shù)五次；測量值必須位于區(qū)間和區(qū)間證書規(guī)定的公差范圍內(nèi)。如果驗證失敗，應(yīng)將機器從操作中移開，直到作出適當(dāng)調(diào)整或修理。應(yīng)定期對金剛石或球壓頭進(jìn)行檢查，查看是否有因檢測過程造成的損壞，如有損壞則因替換新的。





最后，要實現(xiàn)持續(xù)順暢的運行以及保證滿足羅克韋爾的測試精度要求，對儀器的維護(hù)和授權(quán)驗證工作是不可避免的。ASTM 建議每年都應(yīng)該對洛氏硬度計進(jìn)行維護(hù)和驗證，而對于頻繁使用或在惡劣環(huán)境中使用的洛氏硬度計進(jìn)行較加頻繁的驗證。應(yīng)由經(jīng)咨詢的檢定機構(gòu)負(fù)責(zé)檢定工作，并遵照和參考《ASTM E18 洛氏硬度測試法》出具檢定報告。

硬度試驗是材料試驗、質(zhì)量控制和驗收以及性能分析中重要且有用的工具。我們依靠這些數(shù)據(jù)來驗證熱處理影響、結(jié)構(gòu)完整性和組件質(zhì)量，以確保我們的日常用品中采用的材料不僅設(shè)計精妙、實用高效，而且安全可靠。正確的技術(shù)、流程、嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)以及遵循良好實踐，能夠較大提升洛氏測試的準(zhǔn)確性和有用性。

深圳市訊科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司專注于無損探傷檢測,材料檢測中心,UV老化測試,硬度檢測等

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