金屬材料 高溫洛氏硬度試驗(yàn)方法

ICS77.040.10H22團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X金屬材料高溫洛氏硬度試驗(yàn)方法Metallicmaterials-hightemperatureRockwellhardnesstestmethod202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施發(fā)布中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布T/CSTMXXX-2019金屬材料高溫洛氏硬度試驗(yàn)方法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了金屬材料高溫洛氏硬度和表面高溫洛氏硬度試驗(yàn)的原理、符號(hào)及說(shuō)明、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)方法及試驗(yàn)報(bào)告等要求。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T230.1 金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T230.2 金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第2部分：硬度計(jì)（A、B、C、D、E、F、G、H、 K、N、T標(biāo)尺）的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)JJG141工業(yè)用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程JJG351工業(yè)用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程原理將試樣放置于特制的電阻加熱爐內(nèi)，加熱到目標(biāo)溫度并保溫后，將壓頭按圖1分兩個(gè)步驟壓入試樣表面，初試驗(yàn)力加載后，測(cè)量初始?jí)汉凵疃?。隨后施加主試驗(yàn)力，在卸除主試驗(yàn)力后保持初試驗(yàn)力時(shí)測(cè)量最終壓痕深度，洛氏硬度根據(jù)最終壓痕深度和初始?jí)汉凵疃鹊牟钪礹及常數(shù)N和S（見(jiàn)表2），用式（1）計(jì)算高溫洛氏硬度：高溫洛氏硬度（1）符號(hào)及說(shuō)明符號(hào)及說(shuō)明見(jiàn)圖1、表1及表2。說(shuō)明：1——在初試驗(yàn)力F0下的壓入深度；2——在主試驗(yàn)力F1引起的壓入深度；3——卸除主試驗(yàn)力F1后的彈性回復(fù)深度；4——?dú)堄鄩喝肷疃萮；5——試樣表面；6——測(cè)量基準(zhǔn)面；7——壓頭位置。高溫洛氏硬度試驗(yàn)原理圖高溫洛氏硬度標(biāo)尺高溫洛氏硬度標(biāo)尺硬度符號(hào)b壓頭類(lèi)型初試驗(yàn)力F0/N主試驗(yàn)力F1/N總試驗(yàn)力F/N適用范圍AHRA金剛石圓錐98.07490.3588.420HRA~95HRABHRB直徑1.5875mm球98.07882.6980.710HRB~100HRBCaHRC金剛石圓錐98.071373147120HRC~70HRCDHRD金剛石圓錐98.07882.6980.740HRD~77HRDEHRE直徑3.175mm球98.07882.6980.770HRE~100HREFHRF直徑1.5875mm球98.07490.3588.460HRF~100HRFGHRG直徑1.5875mm球98.071373147130HRG~94HRGHHRH直徑3.175mm球98.07490.3588.480HRH~100HRHKHRK直徑3.175mm球98.071373147140HRK~100HRK15NHR15N金剛石圓錐29.42117.7147.170HR15N~94HR15N30NHR30N金剛石圓錐29.42264.8294.242HR30N~86HR30N45NHR45N金剛石圓錐29.42411.9441.320HR45N~77HR45N15THR15T直徑1.5875mm球29.42117.7147.167HR15T~93HR15T30THR30T直徑1.5875mm球29.42264.8294.229HR30T~82HR30T45THR45T直徑1.5875mm球29.42411.9441.310HR45T~72HR45Ta、如果壓痕具有合適的尺寸，試驗(yàn)允許范圍可延伸至10HRC；b、使用硬質(zhì)合金球壓頭的標(biāo)尺，硬度符號(hào)后面加“W”；使用鋼球壓頭的標(biāo)尺，硬度符號(hào)后面加“S”。符號(hào)及縮寫(xiě)術(shù)語(yǔ)符號(hào)/縮寫(xiě)術(shù)語(yǔ)說(shuō)明單位F0初試驗(yàn)力NF1主試驗(yàn)力（總試驗(yàn)力減去初試驗(yàn)力）NF總試驗(yàn)力NS給定標(biāo)尺的標(biāo)尺常數(shù)mmN給定標(biāo)尺的全量程常數(shù)--h卸除主試驗(yàn)力，在初試驗(yàn)力下壓痕殘留的深度（殘余壓痕深度）mmHRAHRCHRD高溫洛氏硬度HRBHREHRFHRGHRHHRK高溫洛氏硬度HRNHRT高溫表面洛氏硬度高溫洛氏硬度的表示高溫洛氏硬度的表示必須包含硬度值、硬度符號(hào)、標(biāo)尺符號(hào)、球形壓頭類(lèi)型以及測(cè)試溫度，示例如下：試驗(yàn)設(shè)備洛氏硬度計(jì)硬度計(jì)應(yīng)符合GB/T230.2規(guī)定，在要求的試驗(yàn)力范圍內(nèi)施加規(guī)定的試驗(yàn)力。壓頭金剛石圓錐壓頭和立方氮化硼（CBN）圓錐壓頭錐角為120°，頂部曲率半徑為0.2mm，并符合GB/T230.2的要求，如測(cè)試溫度超過(guò)600℃，應(yīng)選用CBN材質(zhì)的壓頭。硬質(zhì)合金球壓頭和CBN球壓頭的球直徑為1.5875mm或3.175mm，并符合GB/T230.2的要求。高溫洛氏硬度計(jì)的加熱裝置高溫洛氏硬度的高溫是通過(guò)微型電阻爐加熱，電阻爐與測(cè)試設(shè)備間必須加水冷，避免高溫對(duì)硬度計(jì)的損壞；電阻爐內(nèi)部放置試樣的平臺(tái)應(yīng)與硬度計(jì)絲杠剛性連接，防止震動(dòng)影響測(cè)試結(jié)果。同時(shí)應(yīng)該將整個(gè)裝置置于惰性氣體保護(hù)氣氛中，還可以通入還原性氣體還原試樣表面的微氧化現(xiàn)象。溫度的允許偏差加熱裝置應(yīng)能使試樣加熱到目標(biāo)溫度θ。試樣測(cè)試過(guò)程中允許的溫度偏差見(jiàn)表3。溫度的允許偏差表規(guī)定溫度θ/℃θi與θ的允許偏差/θ≤600±3600±4800<θ≤1000±5對(duì)于高于1000℃的試驗(yàn)，溫度允許偏差應(yīng)由雙方協(xié)商確定。指示溫度θi溫度測(cè)量裝置溫度測(cè)量裝置的最低分辨力為1℃，允許誤差應(yīng)在±0.004θ℃或±2℃之內(nèi)（θ為設(shè)定的測(cè)試溫度），取其大值。熱電偶應(yīng)符合JJG141，JJG351的要求，應(yīng)不低于Ⅱ級(jí)。溫度測(cè)量系統(tǒng)的檢驗(yàn)溫度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)周期不超過(guò)3個(gè)月。如果溫度測(cè)量系統(tǒng)能每天自動(dòng)標(biāo)定，或過(guò)去的連續(xù)檢驗(yàn)已經(jīng)表明無(wú)需調(diào)節(jié)測(cè)量裝置均能符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，檢驗(yàn)周期可延長(zhǎng)，但不得超過(guò)12個(gè)月。檢驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)記錄誤差。應(yīng)采用相應(yīng)檢定規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)。氣氛室氣氛室為有惰性氣體保護(hù)的用于放置硬度計(jì)主機(jī)和進(jìn)行手動(dòng)操作的手套箱，惰性氣體純度為99.999%。氣氛室需配有氣體循環(huán)、清洗、凈化功能的裝置，通過(guò)連接水氧含量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證氣氛室內(nèi)氧含量、水含量均小于50ppm或更好，減少試樣高溫氧化。冷卻系統(tǒng)配置專(zhuān)用水冷系統(tǒng)以保護(hù)硬度計(jì)核心部件。試樣試樣加工試樣表面應(yīng)光滑平整，測(cè)試表面需與下表面平行，并且不應(yīng)有氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油脂，建議試樣表面粗糙度Ra不大于0.8μm，除非產(chǎn)品或材料標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定。試樣的制備應(yīng)使受熱或冷加工等因素對(duì)試樣表面硬度的影響減至最小。尤其對(duì)于殘余壓痕深度淺的試樣應(yīng)特別注意。試樣尺寸高溫洛氏硬度試樣的尺寸應(yīng)根據(jù)微型電阻爐爐膛大小以及載物臺(tái)尺寸綜合考量，試樣的最大厚度不應(yīng)超出微型電阻爐有效加熱爐膛深度；最小厚度應(yīng)按照GB/T230.1的附錄B中的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，為了便于高溫硬度測(cè)試，對(duì)于厚度較薄的試樣應(yīng)在試樣下增加適合尺寸的剛性墊片。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于用金剛石圓錐壓頭進(jìn)行的試驗(yàn)，試樣或試驗(yàn)層的厚度應(yīng)不小于殘余壓痕深度的10倍；對(duì)于用球壓頭進(jìn)行的試驗(yàn)，試樣或試驗(yàn)層的厚度應(yīng)不小于殘余壓痕深度的確15倍。除非可以證明使用較薄的試樣對(duì)試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。通常情況下，試驗(yàn)后試樣背面不應(yīng)有變形出現(xiàn)。對(duì)于特別薄的薄板金屬，應(yīng)符合HR30TSm和HR15TSm標(biāo)尺的特別要求，按照GB/T230.1中的附錄A進(jìn)行。在凸圓柱面和凸球面上試驗(yàn)時(shí)的高溫洛氏硬度測(cè)試時(shí)，必須對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正，其修正方法應(yīng)參照GB/T230.1中附錄E、附錄F執(zhí)行。本標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定在凹面上試驗(yàn)的修正值，在凹面上試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)專(zhuān)門(mén)協(xié)商。試驗(yàn)方法試驗(yàn)溫度試驗(yàn)一般在室溫～1200℃下進(jìn)行，溫度精度應(yīng)滿(mǎn)足5.3.1的要求。加熱速度由于微型電阻爐爐膛尺寸與測(cè)試試樣尺寸均比較小，可以較快的速度升溫。規(guī)定根據(jù)設(shè)備微型電阻爐爐膛的有效加熱體積V體(立方厘米)，按照公式（2）進(jìn)行計(jì)算加熱速度vc（℃/min）：（2）保溫時(shí)間為保證特定溫度下試樣受熱均勻，當(dāng)加熱到目標(biāo)溫度并穩(wěn)定后需進(jìn)行保溫處理，至少保溫10min。試樣應(yīng)平穩(wěn)地放在剛性支承物上，并使壓頭軸線(xiàn)與試樣表面垂直，以避免試樣產(chǎn)生位移。在大量試驗(yàn)前或距上次試驗(yàn)超過(guò)24h，以及變換和更換壓頭或載物臺(tái)之后，應(yīng)按照GB/T230.1附錄C和附錄D中的方法進(jìn)行檢查，確保硬度計(jì)的壓頭和載物臺(tái)安裝正確。上述調(diào)整后應(yīng)至少舍棄前兩次試驗(yàn)結(jié)果。使壓頭與試樣表面接觸，無(wú)沖擊、振動(dòng)、擺動(dòng)和過(guò)載地施加初試驗(yàn)力F0，初試驗(yàn)力保持時(shí)間不應(yīng)超過(guò)3s。初始?jí)汉凵疃鹊臏y(cè)量。手動(dòng)（刻度盤(pán)）硬度計(jì)需要給指示刻度設(shè)置定點(diǎn)或設(shè)置零位。自動(dòng)（數(shù)顯）硬度計(jì)的初始?jí)汉凵疃葴y(cè)量是自動(dòng)進(jìn)行的，不需要使用者進(jìn)行輸入，同時(shí)初始?jí)汉凵疃鹊臏y(cè)量也可能不顯示。無(wú)沖擊、振動(dòng)、擺動(dòng)和過(guò)載地施加主實(shí)驗(yàn)力F1，使實(shí)驗(yàn)力從初試驗(yàn)力F0施加至總試驗(yàn)力F，其主實(shí)驗(yàn)力的加載時(shí)間為1~8s。所有HRN和HRT表面高溫洛氏硬度的主實(shí)驗(yàn)力加載時(shí)間不超過(guò)4s?？傇囼?yàn)力F保持時(shí)間為5?3+1s，卸除主試驗(yàn)力F1，以初試驗(yàn)力F0高溫洛氏硬度值用表2中給出的相應(yīng)公式由殘余壓痕深度h計(jì)算得出，通常從測(cè)量裝置中直接讀數(shù)，圖1中說(shuō)明了高溫洛氏硬度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)原理。對(duì)于在凸圓柱面和凸球面上試驗(yàn)時(shí)的高溫洛氏硬度測(cè)試時(shí)，應(yīng)按照6.4的要求進(jìn)行修正。試驗(yàn)過(guò)程中，硬度計(jì)應(yīng)避免受到?jīng)_擊和振動(dòng)。兩相鄰壓痕中心之間的距離至少應(yīng)為壓痕直徑的4倍，并且不應(yīng)小于2mm；任一壓痕中心距試樣邊緣的距離至少應(yīng)為壓痕直徑的2.5倍，并且不應(yīng)小于1mm。如無(wú)其他規(guī)定，每個(gè)試樣上的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)不少于5點(diǎn)，第1點(diǎn)不計(jì)。結(jié)果的給出如無(wú)其他規(guī)定，每個(gè)溫度試樣上的測(cè)試點(diǎn)數(shù)不少于5點(diǎn)，第1點(diǎn)不計(jì)，同時(shí)建議對(duì)每個(gè)試樣給出五個(gè)點(diǎn)的硬度測(cè)試值。實(shí)驗(yàn)報(bào)告除非另有規(guī)定，試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：a）本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；b）試驗(yàn)結(jié)果；c）不在本部分規(guī)定之內(nèi)的操作；d）影響試驗(yàn)結(jié)果的各種細(xì)節(jié)；e）如果施加總試驗(yàn)力的保持時(shí)間超過(guò)6s，應(yīng)注明準(zhǔn)確施加試驗(yàn)力的時(shí)間；f）試驗(yàn)日期。

附錄A（資料性附錄）標(biāo)準(zhǔn)起草單位和主要起草人本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位：廣東省科學(xué)院材料與加工研究所本標(biāo)準(zhǔn)參加起草單位：阿基米德工業(yè)科技有限公司、西安交通大學(xué)、河南科技大學(xué)、廣東越科新材料有限公司、梅州市粵科新材料與綠色制造研究院、廣州有色金屬研究院新豐耐磨合金材料有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：龍駿、董曉蓉、劉天龍、鄭開(kāi)宏、魏道全、王娟、鄭志斌、王海艷、高義民、李燁飛、黃勇、魏世忠、司岸恒。前??言本標(biāo)準(zhǔn)修改采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.1-2018《金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.1-2018起草，根據(jù)金屬磨損控制與成型技術(shù)團(tuán)體情況在以下幾個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了修改和補(bǔ)充：——增加了在特定溫度下測(cè)試試樣洛氏硬度的要求?！黾恿嗽谔囟囟认聦?duì)高溫洛氏硬度結(jié)果表示的說(shuō)明?！黾恿思訜岱椒ǖ囊??！黾恿嗽谔囟囟认聦?duì)試樣保溫時(shí)間的要求。——增加了對(duì)試驗(yàn)氣氛保護(hù)環(huán)境的要求。——增加了高溫下壓頭材質(zhì)的要求?！黾恿嗽谔囟囟认掠捕葴y(cè)量值數(shù)量的要求。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容有可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專(zhuān)利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)綜合領(lǐng)域（FC99）委員會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)金屬磨損控制與成型技術(shù)委員會(huì)（FC99/TC01）歸口。前??言本標(biāo)準(zhǔn)修改采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.1-2018《金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.1-2018起草，根據(jù)金屬磨損控制與成型技術(shù)團(tuán)體情況在以下幾個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了修改和補(bǔ)充：——增加了在特定溫度下測(cè)試試樣洛氏硬度的要求?！黾恿嗽谔囟?/p>