硬度试验操作规范

1、硬度试验操作规范1 目的规范试验员的试验方法，帮助提高其技术水平，能准确出具试验报告。2 适用范围螺栓、螺母类紧固件的硬度3 规范性引用文件GB/T 230.1-2009 金属材料洛氏硬度试验第一部分：试验方法（基本等同ISO6508-1:2005)GB/T 231.1-2009 金属材料布氏硬度试验第一部分：试验方法（基本等同ISO6506-1:2005)GB/T 4340.1-2009 金属材料维氏硬度试验第一部分：试验方法（基本等同ISO6507-1:2005）GB/T 3098.1-2010 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 （ 基本等同 ISO 898.1-2009）GB/T 309

2、8.2-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹（基本等同 ISO 898.2-1992 ）ASTM E18 -2003 金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度的标准试验方法ASTM E10-2001 金属材料布氏硬度标准试验ASTM E92-1982 金属材料维氏硬度标准试验ASTM F606-2011 测定内外螺纹紧固件、垫圈、直接拉力指示器以及铆钉机械性能的试 验方法4 检验规程4.1洛氏硬度试验 （GB 230/ISO 6508 ）4.1.1环境条件要求洛氏硬度试验一般在10C35C室温进行。对于温度要求严格的试验，应控制在（23± 5）C。4.1.2设备要求常用洛氏硬度计为 HR-

3、150型。4.1.2.1 设备需在检定有效期内，保证其准确性和稳定性。4.1.2.2 设备一般采用间接检定。硬度计的示值误差不大于±1HR。4.123 HRA、HRC标尺用的金刚石圆锥压头的顶角为（120 ± 0.35） °。4.124 HRB 标尺用的钢球压头，钢球直径为1.5875 mm，允差为土 0.0035mm,球应抛光且 表面无缺陷。4.1.3 样品制备4.1.3.1试样表面应光滑平坦，且无油脂、氧化皮等外界污物。表面粗糙度Ra不大于1.60m。4.1.3.2制备过程中，应防止加工硬化或过热对硬度性能的影响。4.1.3.3对于用金刚石圆锥压头进行的试验，

4、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。试验后试样背面不应出现可见变形。最小厚度与硬度关系见图1、2.A111405060 ro BO %30蟹ttwnfitFL5L3120, 90.90. r0.60. 50. 10.30. jI.1 1k1 L_-1.1( 11511I 1卜 一 3. 3.1 TSz asZT2. bbE N42, 2&1 95L Bl.閒1.3b1. 21. 050.90.阳M304050 6O70BOM 100图1用金刚石圆锥压头试验图2用钢球压头试验4.1.4检验细则4.141试验

5、前根据试样选择合适的压头和试验力，用标准硬度块对硬度计作日常检测，所 用硬度块的硬度值应尽量接近试验的预期硬度值。4.1.4.2 将试样放在洛氏硬度计的试验台上，检查试样与台面是否接触良好、稳妥。4.1.4.3 选好测试位置，顺时针旋转手轮，加初试验力，使压头与试件接触，直到表盘内小 针指到红点。4.144 将表盘上大指针对零（HRB HRC对B-C; HRA对0）.4.145 拉动加载手柄加主试验力，在大指针停止转动34s后推动卸载手柄，卸除主试验力，此时大指针回转若干格后停止，从表盘上读出大指针所指示的硬度值（HRA HRC卖外圈黑数字，HRB读内圈红数字）。4.1.4.6 逆时针旋转手轮

6、，使压头与试样分开，调换试样位置再次测量。共需测量四次，取 后三次测量结果做为试样的洛氏硬度值。4.1.4.7 对大批量试样，按 4.1.4.2 4.1.4.6 步骤重复进行。4.1.4.8处理试验结果，写明所用标尺，每个值精确到0.5HR,所得结论为“实测”。4.1.5 操作关键注意点4.1.5.1 洛氏硬度施加力时间1s8s,保持力时间4土 2s。两相邻压痕之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于 2mm ;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，并且不应小于 1mm。4.1.5.2 更换压头后，最初两次试验结果不采用。4.1.5.3 试验后试样背面出现变形痕迹

7、，则试验结果无效。4.1.5.4 HRA HRB HRC标尺的适用范围分别是2088HRA 20100HRB 2070HRC 超出适用范围的硬度值一般不采用。4.2 布氏硬度试验 （GB 231/ISO 6506 ）4.2.1 环境条件要求 同 4.1.1。4.2.2设备要求常用布氏硬度计为 HB-3000型。4.2.2.1 设备需在检定有效期内，保证其准确性和稳定性。4.2.2.2 设备一般采用间接检定。硬度计的示值误差不大于±3%。4.2.2.3 符合 GB/T 231.2 的规定，能施加预定试验力或 9.807N 29.42kN 范围内的试验力。4.2.2.4 压头球直径分别为

8、 10mm5mm2.5mm,允差分别为土 0.005mm ± 0.004mm ± 0.003mm, 所有球均应抛光，并且无表面缺陷。4.2.2.5 压痕测量装置的标尺分度应能估测到压痕直径的±0.5%以内;测量投影区域时，其最大允许误差应为± 1%。4.2.3 样品制备4.2.3.1试样表面应光滑平坦，且无油脂、氧化皮等外界污物，表面粗糙度不大于1.6卩试样表面应能保证压痕直径的精确测量。4.2.3.2 制备过程中，应防止加工硬化或过热对硬度性能的影响。4.2.3.3 试样厚度至少应为压痕深度的 8 倍。试样最小厚度与压痕平均直径的关系见表 1。4.2.

9、4 检验细则4.2.4.1接通电源，打开布氏硬度计机身后开关。按表2选择合适的压头固定，并在“ MENU ”菜单中选择合适的压头和试验力，按“ENTER ”键确认。试验前用标准硬度块对硬度计作日常检测，所用硬度块的硬度值应尽量接近试验的预期硬度值。4.2.4.2 将试样放在布氏硬度计的试验台上，检查试样与台面是否接触良好、稳妥。4.2.4.3 选好测试位置，顺时针旋转手轮， 加初试验力，使压头与试件接触， 直到手轮与螺母 产生相对滑动（即发出“咔嗒”一声） 。4.2.4.4按“ START ”键，试验自动进行，依次完成试验力的加载、保持、卸载。4.2.4.5 卸载恢复初始状态后， 逆时针旋转手

10、轮， 使压头与试样分开， 调换试样位置再次试验。每件试样至少需3个压痕。4.246对大批量试样，按 4.2424.245步骤重复进行。操作完后关闭电源。4.247用投影仪或读数显微镜测量试样表面3个压痕直径，对照布氏硬度表得出试样的3个实测硬度值。写明所用压头及试验力，如10mm压头、29.42kN试验力记为HBW1O/3OO0所得结论为“实测”。表1布氏硬度压痕平均直径与试样最小厚度关系表压痕平均直 径试样最小厚度（mm压痕平 均直径试样最小厚度（mmd球直径d球直径D=2.5D=5D=10D=2.5D=5D=100.32.42.46r 1.170.42.62.921.380.52.83.4

11、31.60.60.29341.840.70.43.22.10.80.533.42.380.90.673.62.6810.833.831.11.0243.341.21.230.584.23.71.31.460.694.44.081.41.720.84.6:4.481.520.924.84.911.61.0555.361.71.195.25.831.81.345.46.331.91.55.66.8621.675.8P 7.422.22.0468表2不同材料的试验力一压头球直径平方的比率材料布氏硬度0.102F/D2钢、镍合金、钛合金30铸铁V 14010> 14030V 355铜及其合金35

12、 13010> 13030V 352.5轻金属及其合金35 8010 ( 5 或 15)> 8010 (15)铅、锡14.2.5操作关键注意点425.1布氏硬度施加力时间 2s8s,保持力时间10s15s。任一压痕中心距试样边缘的距离 至少应为压痕平均直径的 2.5倍，两相邻压痕之间的距离至少应为压痕平均直径的3倍。4.2.5.2在试样条件允许的情况下应优先选用直径10mm的球体。试验力的选择应保证压痕直径在0.24D0.6D之间。4.2.5.3 应在两相互垂直方向测量压痕直径。用两个读数的平均值计算或查得布氏硬度。4.2.5.4 更换压头及试验力后，需重新用标准块对硬度计做日常检

13、测。4.2.5.5 试验后应检查试样背面及边缘，若发现试样背面出现变形痕迹或膨胀变形，则试验结果无效。4.2.5.6 整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击和振动。布氏硬度试验范围上限为 650HBW/4.3 维氏硬度试验(GB 4340/ISO 6507 )4.3.1环境条件要求同上4.3.2设备要求常用维氏硬度计FV-300型来测量宏观硬度。4.3.2.1 设备需在检定有效期内，保证其准确性和稳定性。4.3.2.2 设备一般采用间接检定。硬度计的示值误差不大于土3%4.3.2.3 符合GB/T 4340.2的规定，在150kgf的试验力范围内施加规定的试验力。4.3.2.4 压头为

14、顶角为(136± 0.5 ) °的金刚石正四棱锥体，正四棱锥体的四个面应抛光且无表面缺陷。4.3.2.5测量装置的最大允许误差和对压痕对角线的估测能力应符合表3规定。表3维氏硬度计测量装置应符合的规定对角线长度dmm测量装置的估测能力最大允许误差d< 0.0400.0002mm± 0.0004mmd> 0.0400.5%d± 1.0%d4.3.3样品制备4.3.3.1试样表面应光滑平坦，试验面上无油脂、氧化皮等外来污物，除非在产品标准中另有规定。试样表面质量应能保证压痕对角线长度的精确测量，建议表面粗糙度不大于0.4mb4.3.3.2 制备过

15、程中，应防止加工硬化或过热对硬度性能的影响。对于压痕很浅的显微硬度加工试样时应根据材料特性采用抛光/电解抛光工艺。4.3.3.3试样或试验层厚度至少应为压痕对角线长度的1.5倍，如图3。试验后试样背面不应出现可见变形痕迹。4.3.3.4对于小截面或外形不规则的试样，可将试样镶嵌或使用专用支承台进行试验。4.3.4检验细则4.3.4.1打开电源，硬度计控制面板上“ HV”指示灯亮，打开“ FMAR1 ”软件。正常开机后， 旋转加载档位手轮，调至所需试验力。用标准硬度块对硬度计作日常检测，所用硬度块的硬度值应尽量接近试验的预期硬度值。4.3.4.2 将试样放在维氏硬度计的试验台上，检查试样与台面是

16、否接触良好、稳妥。4.3.4.3 选好测试位置，旋转手轮调节试验台高度，使试验面清晰成像。4.3.4.4 按下START按钮，开始打硬度。打完硬度后，略微旋转手轮调节试验台高度，使压痕清晰成像。4.3.4.5 按下“自动读取”图标，调整对角线距离，读取硬度值。调整试验面位置再次试验， 每件试样至少需要 3个压痕。4.346 对大批量试样，按 4.3424.345 步骤重复进行。测量完毕后关闭电源。4.347记录试验结果，每个试样报出3个点的硬度测试值，一般精确到1HV所得结论为“实测”。图3维氏硬度试验最小厚度一试验力一硬度关系图4.3.5操作关键注意点4.3.5.1 维氏硬度施加力时间 2s

17、10s，保持力时间10s15s。任一压痕中心距试样边缘的距离，对于钢、铜及铜合金至少应为压痕对角线长度的2.5倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线长度的 3倍。两相邻压痕之间的距离，对于钢、铜及铜合金至少应为压 痕对角线长度的3倍；对于轻金属、铅、锡及合金至少应为压痕对角线长度的6倍。4.3.5.2 更换试验力后，需重新用标准块对硬度计做日常检测。4.3.5.3试验后试样背面出现可见变形痕迹，则试验结果无效。4.3.5.4旋动加载档位手轮时必须用手握紧，缓慢旋转，防止砝码撞出。4.3.5.5软件测量时，必须调准焦距，减小测量误差。4.3.5.6长时间不用时必须关闭摄像头电源。4.4国

18、标螺栓硬度试验 (GB 3098.1/ISO 898.1 )4.4.1环境条件要求 同上4.4.2设备要求 常用设备有金相试样切割机、车床、金相试样预磨机、硬度计等。各设备保 持整洁并功能完好，须检定的应在检定有效期内。4.4.3样品制备4.4.3.1 常规检查在去除试件的镀层或其他涂层并经适当处理后进行。4.4.3.2试验面应光滑平坦，无氧化皮及外来污物，水渍及油脂应擦拭干净，底面平坦。本中心一般取距螺纹末端 1d长的截取段，两端经车平后，再磨出试验面、磨平底面。4.4.3.3直径小于6mm的螺栓需镶样。4.4.4检验细则4.4.4.1选取硬度试验方法，确定硬度点数与打点位置。螺栓硬度常规检

19、查一般采用洛氏硬度试验方法。仲裁检验采用维氏硬度试验方法，维氏硬度试验用最小载荷为 98N。国标螺栓需读出三个硬度值，理想打点位置为试验面上相距120。的三点。对8.8级及其以上等级的热处理螺栓，试验面为距螺纹末端1d处横截面，打点区域为1/2半径内，如图4。对8.8级以下螺栓，试验面为末端。说明*1 累固件轴心线（2 1吃半径图41/2半径内测定硬度4.442按照方法标准，进行打点操作。注意试样在试验台上的稳定性。仪器具体操作步骤参见 4.1.4、4.2.4、4.3.4。4.4.4.3按照标准，处理所得数据。对于国标螺栓，按判定标准，硬度值有判定范围，需计算出所得读数的平均值，并对平均值修约

20、作为最终结果，判定是否落在判定范围内，给出“符合”或“不符合”的结论。4.4.5操作关键注意点4.4.5.1 国标螺栓写硬度判定范围时只写出规定的硬度最大值（即标准规定：W_HR或HV ）。4.4.5.2如对试验结果有争议，例如超出硬度最大值，则使用维氏硬度进行仲裁试验，打点部位为距螺纹末端1d处横截面，1/2半径内。4.4.5.3若初次所得硬度不符合，必须经再次实验比对后再下结论。如试样还做了抗拉强度指标，可按强度与硬度换算表估计硬度值是否合理。4.5国标螺母硬度试验（GB 3098.2/ISO 898.2 ）4.5.1环境条件要求 同上4.5.2设备要求常用设备有车床、金相试样预磨机、硬度

21、计等。各设备保持整洁并功能完好， 须检定的应在检定有效期内。4.5.3样品制备4.5.3.1 常规检查，硬度应在一个支承面上进行，即直接在一个支承面上磨出试验面。4.5.3.2仲裁检验，在通过螺母轴心线的纵向截面上，并尽量靠近螺纹大径处进行硬度试验。 即需用线性切割机割出截面后再磨出试验面。4.5.3.3试验面应光滑平坦，无氧化皮及外来污物，水渍及油脂应擦拭干净，底面平坦。4.5.4检验细则4.5.4.1选取硬度试验方法，确定硬度点数与打点位置。国标螺母硬度常规检查和仲裁检验均采用维氏硬度试验方法。常规检查时，理想打点位置为试验面上间隔为120o的三点，如图5。如有争议，应在通过螺母轴心线的纵

22、向截面上，并尽 量靠近螺纹大径处进行试验。仲裁试验采用HV30的试验力。4.5.4.2 同 4.442 。4.543 同 4.443。4.5.5操作关键注意点4.5.5.1若初次所得硬度不符合，必须经再次实验比对后再下结论。4.5.5.2直接磨支承面时，镀层或其他涂层必须去除干净，防止对硬度产生影响。4.6美标螺栓硬度试验(ASTM F606)4.6.1环境条件要求 在室温下进行试验。4.6.2设备要求同442。4.6.3样品制备4.6.3.1螺栓试验前应该去除表面氧化皮、脱碳层、镀层或其它涂层材料。4.6.3.2 同 443.2。4.6.4检验细则4.6.4.1选取硬度试验方法，确定硬度点数与打点位置。美标螺栓需读出四个硬度值，理想打点位置为试验面上相距90。的四点。试验面为距螺纹末端1d处横截面，检测部位为1/2半径处，如图6。图61/2半径处测定硬度4.6.4.2按照方法标准，进行打点操作。注意试样在试验台上的稳定性。4.6.4.3按照标准，处理所得数据。对所得硬度值分别修约作为最终结果。4.6.5操作关键注