7.硬度作业指导书

1、目 录1 作业项目范围及工作量2 编写依据23 作业准备和条件24 作业方法及工艺质量控制措施45 作业质量标准及检验要求96 安全健康、环境保护技术措施9附录A（规范性附录） 金属监督检测委托单附录B（规范性附录） 金属监督焊口硬度检测原始记录。附录（规范性附录） 金属监督焊口硬度检测报告。附录（规范性附录） 金属监督硬度检测原始记录。附录F（规范性附录）金属监督检测信息反馈单。 11硬度检测作业指导书1. 作业项目范围及工作量硬度检测作业范围为对接焊缝热处理后、直径M32mm的紧固件等以及其它需要复核确认金属部件的检验。其检验比例按DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程执行。2 .

2、 编写依据DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程；DL438-2000火力发电厂金属技术监督规程；DL/T 439-2006火力发电厂高温紧固件技术导则；3. 作业准备和条件3.1 作业人员对金属性质及硬度知识有一定了解。应熟悉所用设备的基本结构、各部分的作用及操作规程。应严格按照规程操作硬度计，并对设备使用的安全性负责。3.2 技术准备 3.2.1 仪器（1） 310HRSS150自动全洛氏硬度计1）.应用范围：测定黑色金属、合金钢、硬质合金及金属表面处理后-如渗碳、氮化、 电镀层的表面洛氏硬度,尤其适合于平行平面及异性工件的精密测量。2). 测量范围 洛氏(5块标准洛氏硬度块)：

3、20-88HRA，20-100HRB，20-70HRC表面洛氏(4块标准表面洛氏硬度块)： 70-91HR15N、42-80HR30N、20-70HR45N、 73-93HR15T，43-82HR30T，12-72HR45T;试验力 洛氏： 588.4、980.7、1471牛顿（60、100、150公斤力）;表面洛氏：147.1-294.2-441.3N（15-30-45kgf）;3). 测试项目：洛氏 HRA、B、C、D、N、T 标尺（E、F、G、H、K可选）;4). 侧头移动范围 50mm;5). 试样允许最大高度 170毫米;6). 压头中心至机壁距离 150毫米(120度金刚石圆锥压头

4、、1/16 钢球压头);7). 读数分辨率 0.1HR8). 电源 AC220V ,50/60HZ （2） TH160 里氏硬度计1）.应用范围：以里氏硬度为原理，测出里氏（HL）硬度值经过程序自动转换成布氏，洛氏，维氏，肖氏等硬度值,还可以配置各种测试配件，来满足于各种测试条件和环境，主要适用于金属材料的快速硬度测试、压力容器、汽轮发电机组及其设备的失效分析，特别适宜对大型零部件及不可拆卸部件的现场硬度测试。可测试六种硬度制（HV、HRC、HRB、HB、HV、HS）,配多种异型冲击装置并自动识别冲击装置类型（D、DC、D+15、C、DL、G）型；2). 测量范围可测试硬度制HL、HRC、HR

5、B、HV、HB、HS, 上下限设置测量范围（170960）HLD;适用测试范围（表一）材料硬度制冲击装置D/DCD+15CGEDLSteel and cast steel钢和铸钢HRC17.968.519.367.920.069.522.470.720.668.2HRB59.699.647.799.937.099.9HRA59.185.861.788.0HB1276518063880683906468366381646HV83976809378099684104280950HS32.299.533.399.331.8102.135.8102.630.696.8Steel 锻钢HB143650C

6、WT、ST合金工具钢HRC20.467.119.868.220.768.222.670.2HV8089880935100941821009Stainless steel不锈钢HRB46.5101.7HB85655HV85802GC.IRON灰铸铁HB9333492326NC、IRON球墨铸铁HB131387127364CALUM铸铝合金HB191642321032168HRB23.884.622.785.023.885.5BRASS铜锌合金HB40173HRB13.595.3BRONZE 铜锡(铝)合金HB60290COPPER纯铜HB45315适用测试范围（表二）序号材料里氏硬度HLD强度b

7、(MPa)1C低碳钢3505223747802C高碳钢50071073716703Cr铬钢50073070718294Crv铬钒钢50075070419805CrNi铬镍钢50075076320076CrMo铬钼钢50073872118757CrNiMo铬镍钼钢54073884419338CrMnSi铬锰硅钢50075075519939SSST超高强度钢6308001180265210SST不锈钢5007107031676示值误差和示值重复性(表二)序号冲击装置类型标准里氏硬度块硬度值示值误差示值重复性1D76030HLD53040HLD6 HLD10 HLD6 HLD10 HLD2DC760

8、30HLDC53040HLDC6 HLDC10 HLDC6 HLD10 HLD3DL87830HLDL73640HLDL12 HLDL12 HLDL4D+1576630HLD+1554440HLD+1512 HLD+1512 HLD+155G59040HLG50040HLG12 HLG12 HLG6E72530HLE50840HLE12 HLE12 HLE7C82230HLC59040HLC12 HLC12 HLC3.2.2购买硬度仪时要确认生产厂家的资质和能力，检查产品说明书、合格证和质量保证书。按照产品说明书的要求进行操作使用至熟练。3.2.3 利用经计量合格的硬度仪标准试块进行比教对照，

9、以调整误差。3.2.4 首次使用仪器前、长时间不使用后再次使用前必须用随机里氏硬度块对仪器和冲击装置行校准。3.2.5 不是所有的材料都可转换硬度单位，更改材料后硬度单位会自动恢复为里氏HL，所以设置测量条件时要先设置材料，后设置硬度单位。3.3. 硬度测试的特点3.3.1硬度测试是检测材料性能的重要指标之一，也是最快速最经济的试验方法之一。之所以能成为力学性能试验的常用方法， 是因为硬度测试能反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺上的差异。常被作为监督手段应用于各行各业。例如在钢铁材料中，当马氏体形成时，由于溶入过饱和的碳原子而增大了晶格畸变，增加了错位密度，从而显著降低了塑性变形能力，这

10、就是马氏体高硬度的原因。显然含碳量越高这种畸变程度就越大，则硬度也越高，不同含碳量的钢在淬火后，硬度值与马氏体量及其含碳量间在很大范围内有很好的对应关系，淬火钢回火后的硬度取决于回火温度及保温时间。回火温度越高，保温时间越长，硬度越低。因此可以利用硬度试验来研究钢的相变和作为检测钢铁热处理效应的手段。硬度，就是材料抵抗更硬物压入其表面的能力。根据试验方法和适应范围的不同，硬度单位可分为布氏硬度（HB布氏硬度,HB是钢球压制，用压力除压痕面积）、维氏硬度（HV维氏硬度,HV是135度四棱锥金刚石）、洛氏硬度（HR洛氏硬度,HR是120度圆锥金刚石, 分A，B，C三种）、显微维氏硬度等许多种，不同

11、的单位有不同的测试方法，适用于不同特性质的材料或场合。 3.3.2 各种硬度测试方法: 1）. 塑料洛氏硬度测试测试原理 在规定的加荷时间内，在受试材料上面的钢球上施加一个恒定的初负荷，随后施加主负荷，然后在恢复到相同的初负荷。测量结果是由钢球压入材料的总深度，减去卸去主负荷后规定时间内的弹性恢复以及初负荷引起的压入深度。 术语及定义 洛氏硬度标尺每一分度表示压头垂直移动0.002mm。洛氏硬度值由下式求出： HR=130-e HR洛氏硬度值 e主负荷卸除后的压入深度 2）. 邵氏硬度测试测试程序 邵氏A型硬度测试方式： 使用邵氏A型硬度机测试，测试时需注意按照标准。按照标准，测试环境须在标准

12、状态下(232，505% R.H) 进行，且测试前试片须在标准状态下放置40小时以上。测试时，将试片置于硬度试验机平台上。调整使压针头与试样表面的距离至25.42.5mm，然后，施加合适力度（不冲击被测物）使压针头压在试样上。待完全压下，与测试物接触1秒内，立即读取刻度值到整数字并记录其结果。（根据不同的标准，读数时间有不同）为了让数值准确，需取5处且每处相距6mm以上。（部分标准取平均值作为硬度，部分取中间值）若试验结果低于10或高于90则不适用此硬度试验机。大于90时改用邵D型硬度计。 邵氏D型硬度计： 测试方法和A型一致，但若试验结果低于20或高于90则不适用此硬度试验机。低于20时，改

13、用邵A型硬度计。 简单来讲，邵氏A测试比较软的材料（如橡胶），邵氏D测试比较硬的材料（如塑料）。 3）.金属洛氏硬度（表示符号为HR，因所用的压头和负荷的不同分别再标A、B、C、E、F、N、T等，如HRA和HRC为洛氏硬度金刚石压头负荷为600N和1500N的洛氏硬度标尺，HR B为淬火钢球压头负荷为1000N的洛氏硬度标尺）。测试原理 将压头采用锥角为120的尖端圆弧半径0.2的金刚石圆锥或直径为1.588（1/16英寸）的淬火钢球分两个步骤压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，测量在初试验力下的残余压痕深度h，根据h值及常数N和S计算洛氏硬度。 术语及定义 洛氏硬度=N-h/S 术

14、语及定义Terms and Definition 初始试验力-试验时预加载试验力。 主试验力-使测量样品产生残余压痕的加载。 总试验力-初始试验力加上主试验力。 测试程序 洛氏硬度应选择在较小的温度变化范围内进行，因为温度变化可能会对试验结果有影响。所以试验一般规定在1035的室温进行。试样应平稳地放置在刚性支承物上，并使压头轴线与试样表面垂直。避免试样产生位移。使压头与试样表面接触，在无冲击和振动的情况下施加试验力，初试验力保持不应超过3秒。将测在不小于1s且不大于8s的时间内，从初试验力增加到总试验力，并保持4s2s，然后卸除主试验力，保持初试验力，经过短暂稳定后，进行读数。为了读书准确，

15、在试验过程中，硬度计应避免受到任何冲击和震动。 在多处取值时，两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的 4倍，但不得小于2mm。任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍， 但不得小于1mm。 4）.金属布氏硬度测试原理 金属布氏硬度试验方法是采用一定直径的钢球或硬质合金球以规定的试验力，施加试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。布氏硬度是以压痕单位表面积上所承受的负荷大小来表示材料的硬度值的，所以，布氏硬度值是试验力除以压痕球形表面积所得的商，当压头为钢球时布氏硬度以值HBS表示，压头为硬质合金球时布氏硬度以值HBW表示。公式HBS=F/SF试验力（

16、N）;D钢球直径(或硬质合金球直径)();d压痕直径();布氏硬度测试示意图 布氏硬度与试验力除以压痕表面积的商成正比。压痕被看作是具有一定半径的球形，其半径是压头球直径的二分之一。 术语及定义 试验力试验时所用的负载。 压痕平均直径两相互垂直方向测量的压痕直径的算术平均值。 球直径压头中硬质合金球的直径。 测试程序 一般试验在1035的室温进行即可，如果有对温度要求严格的试验（视乎材料对温度的敏感性），试验温度应为235。 试验力的选择应保证压痕直径在0.24D0.6D之间。试验力压头球直径的平方的比率鞋（1.02F/D2比值）应根据材料和硬度值选择。 为了保证在尽可能大的有代表性的试样区域

17、试验，应尽可能选取大直径的压头；当试样尺寸允许时，应优先使用直径为10mm的球压头进行试验。 使压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。 试验力保持时间为1015秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在2秒。 任一压痕中心距试样边缘距离，至少为压痕平均直径的2.5倍。相邻压痕中心间的距离至少为压痕直径的3倍。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布氏硬度。（或按GB/T 231.4查得布氏硬度值） 布氏硬度试验范围上限不大于650HBW 。 5).金属维氏硬度（表示符号为HV）测试原理 将顶部两相对面夹角具

18、有规定角度为136的正四棱锥体金刚石压头用试验力，在一定的负荷（50,100,200,300,500,1000N力）压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商，压痕被视为具有正方形基面并与压头角度相同的理想形状。公式HV=F/S(N/2)F试验力（N）;S压痕表面积(2);术语及定义 试验力-试验时所用的负载。 压痕对角线-卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。 压头夹角-压头顶部两相对面的夹角。 测试程序 试验一般在1035的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为235。根据试样厚度和硬度选择试验力。使

19、压头与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。试验力保持时间为1015秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，直至试样不再发生塑性变形，但误差应在2秒。 应测量压痕两条对角线长度，用其算术平均值或通过查表得到硬度值。 放大系统应能将对角线放大到视场的25%75%。 6). 显微维氏硬度术语及定义 试验力试验时所用的负载。 压痕对角线卸载后，压头在被测样品表面留下的方形或菱形压痕的对角线。 压头夹角压头顶部两相对面的夹角。 测试程序 试验一般在1035的室温进行。对温度要求严格的试验，试验温度应为235。根据试样厚度和硬度选择试验力。使压头

20、与试样表面垂直接触，垂直于试验面施加试验力，加力过程中不应有冲击和震动，直至将试验力施加至规定值。保持试验力的时间为1015秒。对特殊材料，试验力保持时间可以延长，但误差应在2秒。 4 作业方法及工艺质量控制措施4.1 接受委托由委托单位出具检验委托单，一式二份交项目部金属监督室，检测人员确认后签字，回执一份交委托方。4.2 作业方法及工艺质量控制措施4.2.1 用随机硬度块对仪器进行检验，如误差超标则使用用户校准功能进行校准。4.2.2 测量时需要先加载，即向下推动加载套锁住冲击体。将冲击装置支承环紧压在试样表面上，冲击方向应与试验面垂直。按动冲击装置上的释放按钮，进行测量。4.3 硬度测量

21、的影响及解决办法 一、粗糙度的影响及解决办法 二、挤压层的影响及解决办法1.）、使用常规仪器洛氏硬度计、布氏硬度计粗糙度的影响及解决办法：用台式 超级恒温水浴 测量布氏硬度时，压头是钢球压头，在一定的压力下压入被测表面而得到一个圆形压痕，再用读数显微镜测量圆形压痕的直径，然后在布氏硬度表中查找相应的硬度值，即被测试样的硬度值，而被测表面的粗糙度直接影响硬度测量值的准确性。当被测表面粗糙度值大于Ra=0.8m时，随着粗糙度值的增大，被测表面对压头的抗力愈小，其塑性变形愈大，圆形压痕就愈大，相应的硬度值也就愈小，致使测量值偏低于其真实值。试验证明，测量偏差在10HB以上(注：用台式硬度计测量洛氏硬

22、度时，粗糙度的影响较小)。 用便携式微电脑超声硬度计测量硬度时，粗糙度的影响较用台式硬度计就更大了。当被测表面粗糙度值大于Ra=0.8m时，随着粗糙度值的增大，硬度计的金刚石角锥体压头与被测表面的接触面积就会增大。这种接触包括压痕接触和非压痕接触。 压痕接触即压头自身压入被测表面后压头与压痕的接触，接触面积也是极微小的；而非压痕接触是指硬度计压头的锥面与被测表面轮廓峰斜面的接触。非压痕接触对硬度测量是不利的。因为，微电脑超声硬度计工作原理是借助于杆的超声振动测量硬度的。在均匀的接触压力下，使杆的谐振频率随试样的硬度高低而改变。若试样的硬度愈低，压痕接触面积愈大，被测表面对传感器杆压头的阻尼愈大

23、，传感器杆压头振动幅度就愈小，谐振频率也就愈高。也就是说， 恒温水箱 压痕接触面积愈大，超声硬度计的示值愈低。而非压痕接触大大地增加了压头与被测表面的接触面积，致使示值偏低于真实值。试验证明，洛氏硬度测量偏差在10HRC左右；布氏硬度测量偏差在20HB左右。 解决办法：在测量试样硬度时，必须注意被测表面粗糙度是否符合的检测条件。在正常使用的条件下，必须保证试样的被测表面粗糙度值小于或等于Ra=0.8m，若试样的被测表面粗糙度值大于Ra=0.8m，可以通过机械方法(上磨床)或手工方法，对被测表面进行研磨修整，使试样的被测表面粗糙度达到检侧条件。将粗糙度影响程度降到最低，才能获得准确的测量值。 二

24、、挤压层的影响及解决办法挤压层即经车床精车加工出来的试件表面上的一层薄薄的硬层。试件在被精车加工时，车刀同时对试件表面有一个挤压(滚压)作用，使精车面表层的金属晶粒变形细化，较试件深层的金属晶粒更细密，从而产生了一层薄薄的硬层。硬层厚度一般在0.3毫米左右。这一硬层致使硬度测量值偏高于真空值，对用台式硬度计和微电脑超声硬度计测量硬度的准确性有不同程度的影响。 当用台式硬度计测量洛氏硬度时，硬度计压头是金刚石锥体，压头(锥顶直径为0.4毫米)与被测表面的接触面积较小。加载时，压头很容易穿透挤压层，因此硬度的测量偏差较小。试验证明，测量偏差一般在5HRC以内。用台式硬度计测量布氏硬度时，硬度计压头

25、是钢球压头，压头与被测表面的接触面积较大。加载时，压头必须克服挤压层的较大阻力才能压入被测表面，这就使压头的压入量不够，所压得的圆形压痕也随之变小，致使相应的硬度值偏高于其真实值。而且硬度的测量偏差较大。试验证明，硬度的测量偏差在20HB左右。无论测量洛氏硬度还是布氏硬度，随着试件自身硬度的增大，硬度的测量偏差就会减小。 挤压层对用微电脑超声硬度计测量硬度的准确性影响最大。用超声硬度计测量硬度对试件的损伤极小，基本是无损检测。在10N试验负荷下，压痕深度一般在4m至50m左右。而挤压层的厚度一般在0.3毫米左右。因此，超声硬度计的角锥体压头根本不能穿透挤压层，测得的硬度值仅是挤压层的硬度，而不

26、是试件本身真实的硬度。挤压层硬度高出试件真实硬度很多，如果忽略了这一不利因素，就会造成了很大的测量偏差。试验证明，洛氏硬度的测量偏差一般在5-10HRC；布氏硬度的测量偏差一般在几十个HB解决办法：如果在检测过程中，发现精车的试件，在测量其硬度前，必须把被测表面测量位置的挤压层处理掉；也可以把整个被测表面的挤压层处理掉。可以通过机械方法(上磨床)或手工方法去掉挤压层。如果用手工方法处理挤压层，被测表面粗糙度有可能被破坏。如果这样，还必须对被测表面进行研磨修整，使试件的被测表面粗糙度达到检测条件。这样才能获得真实可靠的测量值4.4 复检a）发现检测工艺过程有误，应复检。b）供需双方有争议或认为有其它必要时，应复检。c）返修后的部位，应复检。4.5 各种记录和报告 当一个检测项目结束时，检测报告按综合试验室金属监督硬度检测报告的格式编制，如检测报告格式因委托方或检测内容要