题目
硬度测试值的表示形式十分混乱由于对硬度是否为物理量,是否存在单位诸问题的讨论逐步发展,也影响着硬度测试值的表示形式。从各种新旧文献、数据手册以及教科书中,硬度测试值的错误形式可以归纳为三类。错误之一是硬度符号千姿百态,珍珠鱼目混杂。例如,布氏硬度非规范符号有HB、B.N.、BHN、BH、HB以及其他斜体字母表示的符号;维氏及显微硬度非规范符号有HV、VHN、HVN、HM、Hm、HD、DPH以及HV一类的斜写体;洛氏硬度非规范符号有HRA、HRB、HRC、HRA、HRB、HRC、HRA、HRB、HRC、HRa、HRb、HRc、RA、RB、RC以及HRA、HRB、HRC一类的斜写体;肖氏硬度非规范符号有HS以及HS一类的斜写体等等。错误之二是硬度数值置于硬度符号之后,这种情况相当普遍。例如,HB10/3000/30915、HB195、HB5/250/30=100、HRC56、HV100、HS51等等。错误之三是布氏硬度不标明使用压头名称,即压头性质,这种情况也相当普遍。例如,HB350等等。错误形式可以导致错误的后果。错误之一是引起思想混乱,误认已被历史淘汰的符号,英文的省略语,外国的符号在中国都行得通,不知道国家早在1984年便陆续修订标准,明确统一符号,这充分说明人们的标准化意识极差。错误之二是读者易把试验条件误作硬度值,造成数值错误。例如把HB5/250102与HB250等同,即把硬度计的试验力数值当作硬度值;把HB10/25013.5与HB15等同,即把试验钢球的直径数值当作硬度值等等。错误之三更为严重,读者往往把HBS和HBW的数值视为一样的布氏硬度,好象洛氏硬度数值统称为HR不分标尺一样,令人似懂非懂,啼笑皆非。1963年颁布实施的金属布氏硬度试验方法只有淬火钢球作为压头,由于受压头本身硬度的限制,当布氏硬度值大于450时,压头有可能承受不了压力而发生形变或形裂,造成测量上的误差加大,故当时测量有效范围只局限在450之内。随着科学技术发展,测量技术提高到了1984年国家修订实施金属布氏硬度试验方法,其试验压头除了保留淬火钢球以外,还增加硬质合金球,使测量的有效范围得到扩大。但是,两类压头具有不同的应用条件:淬火钢球适用于布氏硬度值在450以下的材料,硬质合金球适用于布氏硬度值在650以下的材料。两类不同材质的压头不能不分被测材料性质而随意使用,否则不但有可能损坏压头,破坏了仪器,而且影响测试数据的准确性,尤其是布氏硬度超过350时,两类压头得到的试验结果是明显不同的。在这种情况下,试验数据不注明压头名称,可以造成三种恶果:1) 1984年以前的试验数据尚可标成HBS而继续有效,而1984年以后的试验数据因使用的压头没据可查,既不能标为HBS,也不能标为HBW而只好作废,这将是科学技术史上空前损失,其准确性无法弥补。2) 近年一些数据有时无法从新试验,就有可能把HBW数据看作HBS数据处理,这将会明显又增加新的误差,影响试验的质量,尤其布氏硬度超过350时,其误差总和不能低估。辅助功能强 除一般硬度测试外,具有以下辅助功能: 上下限设置,超差判别报警;数据统计,求平均值,标准差,最大、最小值;标尺转换,可将测试结果转换为HB、HV、HLD、HK值以及强度σb;曲面修正,对柱面、球面测量结果自动修正。具有中文、英文两种文本菜单显示,硬度测量结果数字显示。主要性能参数测试分辨率[1] 0.1HR洛氏单位工作温度[2]10℃~35℃当用于测试塑料硬度时,相对湿度不超过45%~75%使用环境清洁,无振动,无强烈磁场,无腐蚀性介质[3]供电 单相,交流,220V(可切换为110V,供货状态为220V),50~60Hz,4A净重 100kg最大外形尺寸720mm×240mm×815mm标尺压 头试验力硬度范围应用举例HRA金刚石压头588.4N/60kgf20-88硬质合金，浅表面硬化钢 HRD980.7N/100kgf40-77中等表面硬化钢， 珠光体可锻铁等HRC1471N/150kgf20-70淬火钢，调质钢，硬铸钢等HRF钢球压头直径1.5875mm(1/16”) 588.4N/60kgf60-100退火铜合金，软质薄板合金 HRB980.7N/100kgf20-100铜合金，软钢，铝合金HRG1471N/150kgf30-94可锻铁，铜-镍-锌合金HRH钢球压头直径3.175mm(1/8”) 588.4N/60kgf80-100铝，锌，铅等HRE980.7N/100kgf58-100铸铁，铝及镁合金，轴承合金HRK1471N/150kgf40-100青铜，铍青铜HRL钢球压头直径6.350mm(1/4”) 588.4N/60kgf50-115轴承合金及其它极软的金属如铝、锌、铅、锡等以及塑料、硬纸板等HRM980.7N/100kgf50-115HRP1471N/150kgf100-120HRR钢球压头直径12.70mm(1/2”) 588.4N/60kgf50-115HRS980.7N/100kgfHRV1471N/150kgf注1：初试验力均为 98.07N/10kgf。注2：硬度计可用于测定塑料硬度，但不适用于塑料薄膜、泡沫塑料。3) 由于使用淬火钢球测量值大于450时无效,所以有可能使用硬质合金球测定的正确值误为淬火钢球测定的值而作废,不但浪费了材料,浪费了试验时间,而且造成缺乏应有的数据而影响或耽误工程工艺试验进程。所以说硬度的表示形式是至关重要的,不但表示了测试结果,显示了数值,而且表示我们采用什么标准作依据,说明了试验条件、操作方法以及对所测数值的可信程度。因为硬度不是一个物理量,所以它的试验条件与它的准确度关系极大,并不是所有测试的硬度值都是有效的、可信的。这个硬度的特殊性,决定硬度表示形式的重要性。通过对现行国家标准的学习和理解,使我们体会到硬度正确的整体表达形式应该由字母和数字(斜体)组成,彼此排成一条横线,先写硬度数值,接写硬度符号,最后写试验条件(即使省略也应遵守一定规则)。硬度符号采用世界通行的拉丁字母,其均应正体大写,数字也采用世界通行的阿拉伯数字,不论字母,数字都一样大小,彼此不分上下角标。具体来说,对于布氏硬度,用符号HBS或HBW表示,其中S表示使用钢球,2表示使用硬质合金球,符号之前为硬质值,符号后面的按以下顺序用数值表示试验条件:球体直径/试验力/试验力保持时间(10~15s不标出)例如,120HBS10/1000/30表示用直径10㎜钢球在9.807KN(1000kgf)试验力作用下,保持30s测得的布氏硬度值为120。500HBW5/750表示用直径5㎜硬质合金球在7.355 KN(750kgf)试验力作用下,保持10~15s测得的布氏硬度值为500。对于维氏硬度或显微维氏硬度,用符号HV表示,符号之前为硬度值,符号后面按以下顺序用数值表示试验条件:试验力/试验力保持时间(10~15s不标出)。例如,640HV30表示用294.2N(30 kgf)试验力保持10~15s测定的维氏硬度值为640。450HV0.1表示用0.9807N(0.1 kgf)试验力保持10~15s测定的显微维氏硬度值为450。450HV0.1/30表示用0.9807(0.1 kgf)试验力保持30秒测定的显微维氏硬度值为450。对于洛氏硬度,使用的符号及符号的说明(包括标尺名称、压头规格及名称和适用范围)见附表,符号之前为硬度值。例如,45HRC表示用C标尺测定洛氏硬度值为45。对于肖氏硬度,用符号HSC或HSD表示,其中C表示目测型,D表示指示型,符号之前为硬度值。例如,25HSC表示用C型硬度计测定的肖氏硬度值为25,51HSD表示用D型硬度计测定的肖氏硬度值为51。
硬度测试值的表示形式十分混乱由于对硬度是否为物理量,是否存在单位诸问题的讨论逐步发展,也影响着硬度测试值的表示形式。从各种新旧文献、数据手册以及教科书中,硬度测试值的错误形式可以归纳为三类。错误之一是硬度符号千姿百态,珍珠鱼目混杂。例如,布氏硬度非规范符号有HB、B.N.、BHN、BH、HB以及其他斜体字母表示的符号;维氏及显微硬度非规范符号有HV、VHN、HVN、HM、Hm、HD、DPH以及HV一类的斜写体;洛氏硬度非规范符号有HRA、HRB、HRC、HRA、HRB、HRC、HRA、HRB、HRC、HRa、HRb、HRc、RA、RB、RC以及HRA、HRB、HRC一类的斜写体;肖氏硬度非规范符号有HS以及HS一类的斜写体等等。错误之二是硬度数值置于硬度符号之后,这种情况相当普遍。例如,HB10/3000/30915、HB195、HB5/250/30=100、HRC56、HV100、HS51等等。错误之三是布氏硬度不标明使用压头名称,即压头性质,这种情况也相当普遍。例如,HB350等等。错误形式可以导致错误的后果。错误之一是引起思想混乱,误认已被历史淘汰的符号,英文的省略语,外国的符号在中国都行得通,不知道国家早在1984年便陆续修订标准,明确统一符号,这充分说明人们的标准化意识极差。错误之二是读者易把试验条件误作硬度值,造成数值错误。例如把HB5/250102与HB250等同,即把硬度计的试验力数值当作硬度值;把HB10/25013.5与HB15等同,即把试验钢球的直径数值当作硬度值等等。错误之三更为严重,读者往往把HBS和HBW的数值视为一样的布氏硬度,好象洛氏硬度数值统称为HR不分标尺一样,令人似懂非懂,啼笑皆非。1963年颁布实施的金属布氏硬度试验方法只有淬火钢球作为压头,由于受压头本身硬度的限制,当布氏硬度值大于450时,压头有可能承受不了压力而发生形变或形裂,造成测量上的误差加大,故当时测量有效范围只局限在450之内。随着科学技术发展,测量技术提高到了1984年国家修订实施金属布氏硬度试验方法,其试验压头除了保留淬火钢球以外,还增加硬质合金球,使测量的有效范围得到扩大。但是,两类压头具有不同的应用条件:淬火钢球适用于布氏硬度值在450以下的材料,硬质合金球适用于布氏硬度值在650以下的材料。两类不同材质的压头不能不分被测材料性质而随意使用,否则不但有可能损坏压头,破坏了仪器,而且影响测试数据的准确性,尤其是布氏硬度超过350时,两类压头得到的试验结果是明显不同的。在这种情况下,试验数据不注明压头名称,可以造成三种恶果:1) 1984年以前的试验数据尚可标成HBS而继续有效,而1984年以后的试验数据因使用的压头没据可查,既不能标为HBS,也不能标为HBW而只好作废,这将是科学技术史上空前损失,其准确性无法弥补。2) 近年一些数据有时无法从新试验,就有可能把HBW数据看作HBS数据处理,这将会明显又增加新的误差,影响试验的质量,尤其布氏硬度超过350时,其误差总和不能低估。辅助功能强 除一般硬度测试外,具有以下辅助功能: 上下限设置,超差判别报警;数据统计,求平均值,标准差,最大、最小值;标尺转换,可将测试结果转换为HB、HV、HLD、HK值以及强度σb;曲面修正,对柱面、球面测量结果自动修正。具有中文、英文两种文本菜单显示,硬度测量结果数字显示。主要性能参数测试分辨率[1] 0.1HR洛氏单位工作温度[2]10℃~35℃当用于测试塑料硬度时,相对湿度不超过45%~75%使用环境清洁,无振动,无强烈磁场,无腐蚀性介质[3]供电 单相,交流,220V(可切换为110V,供货状态为220V),50~60Hz,4A净重 100kg最大外形尺寸720mm×240mm×815mm标尺压 头试验力硬度范围应用举例HRA金刚石压头588.4N/60kgf20-88硬质合金，浅表面硬化钢 HRD980.7N/100kgf40-77中等表面硬化钢， 珠光体可锻铁等HRC1471N/150kgf20-70淬火钢，调质钢，硬铸钢等HRF钢球压头直径1.5875mm(1/16”) 588.4N/60kgf60-100退火铜合金，软质薄板合金 HRB980.7N/100kgf20-100铜合金，软钢，铝合金HRG1471N/150kgf30-94可锻铁，铜-镍-锌合金HRH钢球压头直径3.175mm(1/8”) 588.4N/60kgf80-100铝，锌，铅等HRE980.7N/100kgf58-100铸铁，铝及镁合金，轴承合金HRK1471N/150kgf40-100青铜，铍青铜HRL钢球压头直径6.350mm(1/4”) 588.4N/60kgf50-115轴承合金及其它极软的金属如铝、锌、铅、锡等以及塑料、硬纸板等HRM980.7N/100kgf50-115HRP1471N/150kgf100-120HRR钢球压头直径12.70mm(1/2”) 588.4N/60kgf50-115HRS980.7N/100kgfHRV1471N/150kgf注1：初试验力均为 98.07N/10kgf。注2：硬度计可用于测定塑料硬度，但不适用于塑料薄膜、泡沫塑料。3) 由于使用淬火钢球测量值大于450时无效,所以有可能使用硬质合金球测定的正确值误为淬火钢球测定的值而作废,不但浪费了材料,浪费了试验时间,而且造成缺乏应有的数据而影响或耽误工程工艺试验进程。所以说硬度的表示形式是至关重要的,不但表示了测试结果,显示了数值,而且表示我们采用什么标准作依据,说明了试验条件、操作方法以及对所测数值的可信程度。因为硬度不是一个物理量,所以它的试验条件与它的准确度关系极大,并不是所有测试的硬度值都是有效的、可信的。这个硬度的特殊性,决定硬度表示形式的重要性。通过对现行国家标准的学习和理解,使我们体会到硬度正确的整体表达形式应该由字母和数字(斜体)组成,彼此排成一条横线,先写硬度数值,接写硬度符号,最后写试验条件(即使省略也应遵守一定规则)。硬度符号采用世界通行的拉丁字母,其均应正体大写,数字也采用世界通行的阿拉伯数字,不论字母,数字都一样大小,彼此不分上下角标。具体来说,对于布氏硬度,用符号HBS或HBW表示,其中S表示使用钢球,2表示使用硬质合金球,符号之前为硬质值,符号后面的按以下顺序用数值表示试验条件:球体直径/试验力/试验力保持时间(10~15s不标出)例如,120HBS10/1000/30表示用直径10㎜钢球在9.807KN(1000kgf)试验力作用下,保持30s测得的布氏硬度值为120。500HBW5/750表示用直径5㎜硬质合金球在7.355 KN(750kgf)试验力作用下,保持10~15s测得的布氏硬度值为500。对于维氏硬度或显微维氏硬度,用符号HV表示,符号之前为硬度值,符号后面按以下顺序用数值表示试验条件:试验力/试验力保持时间(10~15s不标出)。例如,640HV30表示用294.2N(30 kgf)试验力保持10~15s测定的维氏硬度值为640。450HV0.1表示用0.9807N(0.1 kgf)试验力保持10~15s测定的显微维氏硬度值为450。450HV0.1/30表示用0.9807(0.1 kgf)试验力保持30秒测定的显微维氏硬度值为450。对于洛氏硬度,使用的符号及符号的说明(包括标尺名称、压头规格及名称和适用范围)见附表,符号之前为硬度值。例如,45HRC表示用C标尺测定洛氏硬度值为45。对于肖氏硬度,用符号HSC或HSD表示,其中C表示目测型,D表示指示型,符号之前为硬度值。例如,25HSC表示用C型硬度计测定的肖氏硬度值为25,51HSD表示用D型硬度计测定的肖氏硬度值为51。
题目解答
答案
参考文献:[1] 王从曾,刘会亭.材料性能学[M].北京:北京工业大学出版社,2001.[2] 杨迪,杨辉其,周培贤等.金属硬度试验[M].北京:计量[4]出版社,1983.[3] 虞伟良.硬度测试技术的新动态与发展趋势[J].理化检验物理分册,2003,39(8):401-405.[4] 资料库.洛氏硬度和表面洛氏硬度[J].热处理,2003,18(1):12-12.[5] HR-150A型洛氏硬度计使用说明书[M].山东掖县材料试验机厂,1975.[6] GB 230.1-2004,金属洛氏硬度试验第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)[S].[7] 李久林.金属硬度试验方法国家标准(HB、HV、HR、HL、HK、HS)实施指南[M].北京:中国标准出版社,2004.[8] TH320全洛氏硬度计使用说明书.北京时代之峰科技有限公司,2004.[9] GB 230-1963,金属洛氏硬度试验法[S].[10] GB 230-1983,金属洛氏硬度试验法[S].[11] 韩德伟.金属硬度检测技术手册[M].长沙:中南大学出版社,2003.[12] 王庆山.洛氏及表面洛氏硬度换算经验公式[J].理化检验物理分册,1995,31(4):32-34.[13] GB/T 230-1991,金属洛氏硬度试验方法[S].[14] GB/T 1172-1999,黑色金属硬度及强度换算表[S].[15] GB 1172-1974,黑色金属硬度及强度换算表[S].[16] 林昭淑.金属学及热处理实验[M].长沙:湖南大学出版社,1986.[17] GB 3849-1983,硬质合金洛氏硬度(A标尺)试验方法[S].[18] GB/T 10420-2002,碳化钨钢结硬质合金洛氏硬度(C和A)的测定[S].[19] GB 9342-1988,塑料洛氏硬度试验方法[S].[20] HR2-45型表面洛氏硬度计使用说明书[M].山东掖县材料试验机厂,1975.[21] 龚宇昌.求洛氏硬度试验试样或试验层最小厚度的方法[J].理化检验物理分册,1993,29(4):9-9.[22] 张斯斯.洛氏硬度试验中加荷速度和总负荷保持时间的选择[J].现代计量测试,1998,(2):55-58.[23] 郭宪臣.洛氏硬度计的使用[J].上海计量测试,2004,(1):25-25.[24] 王昕.洛氏硬度试验误差来源及防止方法[J].山东煤炭科技,2002,(5):38-38.[25] 陈卓人,魏毅静,丁富连等.洛氏硬度测量不确定度的评定[J].理化检验物理分册,2003,39(12):626-630.[26] 中国机械工程学会热处理学会《热处理手册》编委会.热处理手册(第四卷),热处理质量控制和检验[M].北京:机械工业出版社,2001.[27] 杨涛.影响显微硬度测量的压痕尺寸效应[J].贵金属,2000,21(3):41-44[28] 彭敬云.“硬度”的物理量名称和符号[J].冶金标准化与质量,1999,(2):45-47.[29] 陈恒庆.新世纪硬度试验技术的发展[J].冶金标准化与质量,2002,(5):1-4.[30] 陈恒庆.超微压痕硬度试验的现状与动向[J].冶金标准化与质量,1999,(1):59-61.[31] 陈训浩.硬度测试中的几个疑区[J].冶金标准化与质量,1996,(5):45-48.[32] 沈桂琴.光学金相技术[M].北京:航空航天大学出版社,1992.[33] 石心余,周仲荣.一种新的表面形貌检测方法[J].润滑与密封,2002,31(3):77-79.[34] GBT 1031-1995,表面粗糙度 参数及其数值[S].[35] GBT 231.1-2002,金属布氏硬度试验 第1部分:试验方法[S].[36] GBT 4340.1-1999,金属维氏硬度试验 第1部分:试验方法[S].[37] GBT 18449.1-2001,金属努氏硬度试验 第1部分:试验方法[S].[38] GBT 17394-1998,金属里氏硬度试验方法[S].[39] GBT 4341-2001,金属肖氏硬度试验方法[S].本设备作为提高性实验技能部分,感兴趣的同学可以另行组织学习。