金属材料 高温洛氏硬度试验方法

ICS77.040.10H22团 体 标 准T/CSTMXXXXX-202X金属材料高温洛氏硬度试验方法Metallicmaterials-hightemperatureRockwellhardnesstestmethod202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施发布中关村材料试验技术联盟发布T/CSTMXXX-2019金属材料高温洛氏硬度试验方法范围本标准规定了金属材料高温洛氏硬度和表面高温洛氏硬度试验的原理、符号及说明、试验设备、试样、试验方法及试验报告等要求。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T230.1 金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T230.2 金属材料洛氏硬度试验第2部分：硬度计（A、B、C、D、E、F、G、H、 K、N、T标尺）的检验与校准JJG141工业用贵金属热电偶检定规程JJG351工业用廉金属热电偶检定规程原理将试样放置于特制的电阻加热炉内，加热到目标温度并保温后，将压头按图1分两个步骤压入试样表面，初试验力加载后，测量初始压痕深度。随后施加主试验力，在卸除主试验力后保持初试验力时测量最终压痕深度，洛氏硬度根据最终压痕深度和初始压痕深度的差值h及常数N和S（见表2），用式（1）计算高温洛氏硬度：高温洛氏硬度（1）符号及说明符号及说明见图1、表1及表2。说明：1——在初试验力F0下的压入深度；2——在主试验力F1引起的压入深度；3——卸除主试验力F1后的弹性回复深度；4——残余压入深度h；5——试样表面；6——测量基准面；7——压头位置。高温洛氏硬度试验原理图高温洛氏硬度标尺高温洛氏硬度标尺硬度符号b压头类型初试验力F0/N主试验力F1/N总试验力F/N适用范围AHRA金刚石圆锥98.07490.3588.420HRA~95HRABHRB直径1.5875mm球98.07882.6980.710HRB~100HRBCaHRC金刚石圆锥98.071373147120HRC~70HRCDHRD金刚石圆锥98.07882.6980.740HRD~77HRDEHRE直径3.175mm球98.07882.6980.770HRE~100HREFHRF直径1.5875mm球98.07490.3588.460HRF~100HRFGHRG直径1.5875mm球98.071373147130HRG~94HRGHHRH直径3.175mm球98.07490.3588.480HRH~100HRHKHRK直径3.175mm球98.071373147140HRK~100HRK15NHR15N金刚石圆锥29.42117.7147.170HR15N~94HR15N30NHR30N金刚石圆锥29.42264.8294.242HR30N~86HR30N45NHR45N金刚石圆锥29.42411.9441.320HR45N~77HR45N15THR15T直径1.5875mm球29.42117.7147.167HR15T~93HR15T30THR30T直径1.5875mm球29.42264.8294.229HR30T~82HR30T45THR45T直径1.5875mm球29.42411.9441.310HR45T~72HR45Ta、如果压痕具有合适的尺寸，试验允许范围可延伸至10HRC；b、使用硬质合金球压头的标尺，硬度符号后面加“W”；使用钢球压头的标尺，硬度符号后面加“S”。符号及缩写术语符号/缩写术语说明单位F0初试验力NF1主试验力（总试验力减去初试验力）NF总试验力NS给定标尺的标尺常数mmN给定标尺的全量程常数--h卸除主试验力，在初试验力下压痕残留的深度（残余压痕深度）mmHRAHRCHRD高温洛氏硬度HRBHREHRFHRGHRHHRK高温洛氏硬度HRNHRT高温表面洛氏硬度高温洛氏硬度的表示高温洛氏硬度的表示必须包含硬度值、硬度符号、标尺符号、球形压头类型以及测试温度，示例如下：试验设备洛氏硬度计硬度计应符合GB/T230.2规定，在要求的试验力范围内施加规定的试验力。压头金刚石圆锥压头和立方氮化硼（CBN）圆锥压头锥角为120°，顶部曲率半径为0.2mm，并符合GB/T230.2的要求，如测试温度超过600℃，应选用CBN材质的压头。硬质合金球压头和CBN球压头的球直径为1.5875mm或3.175mm，并符合GB/T230.2的要求。高温洛氏硬度计的加热装置高温洛氏硬度的高温是通过微型电阻炉加热，电阻炉与测试设备间必须加水冷，避免高温对硬度计的损坏；电阻炉内部放置试样的平台应与硬度计丝杠刚性连接，防止震动影响测试结果。同时应该将整个装置置于惰性气体保护气氛中，还可以通入还原性气体还原试样表面的微氧化现象。温度的允许偏差加热装置应能使试样加热到目标温度θ。试样测试过程中允许的温度偏差见表3。温度的允许偏差表规定温度θ/℃θi与θ的允许偏差/θ≤600±3600±4800<θ≤1000±5对于高于1000℃的试验，温度允许偏差应由双方协商确定。指示温度θi温度测量装置温度测量装置的最低分辨力为1℃，允许误差应在±0.004θ℃或±2℃之内（θ为设定的测试温度），取其大值。热电偶应符合JJG141，JJG351的要求，应不低于Ⅱ级。温度测量系统的检验温度测量系统应在试验温度范围内检验，检验周期不超过3个月。如果温度测量系统能每天自动标定，或过去的连续检验已经表明无需调节测量装置均能符合本标准的规定要求，检验周期可延长，但不得超过12个月。检验报告中应记录误差。应采用相应检定规程进行检验。气氛室气氛室为有惰性气体保护的用于放置硬度计主机和进行手动操作的手套箱，惰性气体纯度为99.999%。气氛室需配有气体循环、清洗、净化功能的装置，通过连接水氧含量监测系统，保证气氛室内氧含量、水含量均小于50ppm或更好，减少试样高温氧化。冷却系统配置专用水冷系统以保护硬度计核心部件。试样试样加工试样表面应光滑平整，测试表面需与下表面平行，并且不应有氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂，建议试样表面粗糙度Ra不大于0.8µm，除非产品或材料标准另有规定。试样的制备应使受热或冷加工等因素对试样表面硬度的影响减至最小。尤其对于残余压痕深度浅的试样应特别注意。试样尺寸高温洛氏硬度试样的尺寸应根据微型电阻炉炉膛大小以及载物台尺寸综合考量，试样的最大厚度不应超出微型电阻炉有效加热炉膛深度；最小厚度应按照GB/T230.1的附录B中的标准执行，为了便于高温硬度测试，对于厚度较薄的试样应在试样下增加适合尺寸的刚性垫片。一般来说，对于用金刚石圆锥压头进行的试验，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确15倍。除非可以证明使用较薄的试样对试验结果没有影响。通常情况下，试验后试样背面不应有变形出现。对于特别薄的薄板金属，应符合HR30TSm和HR15TSm标尺的特别要求，按照GB/T230.1中的附录A进行。在凸圆柱面和凸球面上试验时的高温洛氏硬度测试时，必须对测试结果进行修正，其修正方法应参照GB/T230.1中附录E、附录F执行。本标准未规定在凹面上试验的修正值，在凹面上试验时，应专门协商。试验方法试验温度试验一般在室温～1200℃下进行，温度精度应满足5.3.1的要求。加热速度由于微型电阻炉炉膛尺寸与测试试样尺寸均比较小，可以较快的速度升温。规定根据设备微型电阻炉炉膛的有效加热体积V体(立方厘米)，按照公式（2）进行计算加热速度vc（℃/min）：（2）保温时间为保证特定温度下试样受热均匀，当加热到目标温度并稳定后需进行保温处理，至少保温10min。试样应平稳地放在刚性支承物上，并使压头轴线与试样表面垂直，以避免试样产生位移。在大量试验前或距上次试验超过24h，以及变换和更换压头或载物台之后，应按照GB/T230.1附录C和附录D中的方法进行检查，确保硬度计的压头和载物台安装正确。上述调整后应至少舍弃前两次试验结果。使压头与试样表面接触，无冲击、振动、摆动和过载地施加初试验力F0，初试验力保持时间不应超过3s。初始压痕深度的测量。手动（刻度盘）硬度计需要给指示刻度设置定点或设置零位。自动（数显）硬度计的初始压痕深度测量是自动进行的，不需要使用者进行输入，同时初始压痕深度的测量也可能不显示。无冲击、振动、摆动和过载地施加主实验力F1，使实验力从初试验力F0施加至总试验力F，其主实验力的加载时间为1~8s。所有HRN和HRT表面高温洛氏硬度的主实验力加载时间不超过4s。总试验力F保持时间为5−3+1s，卸除主试验力F1，以初试验力F0高温洛氏硬度值用表2中给出的相应公式由残余压痕深度h计算得出，通常从测量装置中直接读数，图1中说明了高温洛氏硬度测试的实验原理。对于在凸圆柱面和凸球面上试验时的高温洛氏硬度测试时，应按照6.4的要求进行修正。试验过程中，硬度计应避免受到冲击和振动。两相邻压痕中心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。如无其他规定，每个试样上的试验点数不少于5点，第1点不计。结果的给出如无其他规定，每个温度试样上的测试点数不少于5点，第1点不计，同时建议对每个试样给出五个点的硬度测试值。实验报告除非另有规定，试验报告应包括以下内容：a）本团体标准编号；b）试验结果；c）不在本部分规定之内的操作；d）影响试验结果的各种细节；e）如果施加总试验力的保持时间超过6s，应注明准确施加试验力的时间；f）试验日期。

附录A（资料性附录）标准起草单位和主要起草人本标准负责起草单位：广东省科学院材料与加工研究所本标准参加起草单位：阿基米德工业科技有限公司、西安交通大学、河南科技大学、广东越科新材料有限公司、梅州市粤科新材料与绿色制造研究院、广州有色金属研究院新丰耐磨合金材料有限公司。本标准主要起草人：龙骏、董晓蓉、刘天龙、郑开宏、魏道全、王娟、郑志斌、王海艳、高义民、李烨飞、黄勇、魏世忠、司岸恒。前  言本标准修改采用国家标准GB/T230.1-2018《金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》。本标准根据国家标准GB/T230.1-2018起草，根据金属磨损控制与成型技术团体情况在以下几个内容进行了修改和补充：——增加了在特定温度下测试试样洛氏硬度的要求。——增加了在特定温度下对高温洛氏硬度结果表示的说明。——增加了加热方法的要求。——增加了在特定温度下对试样保温时间的要求。——增加了对试验气氛保护环境的要求。——增加了高温下压头材质的要求。——增加了在特定温度下硬度测量值数量的要求。本标准的附录A为资料性附录。本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国材料与试验团体标准委员会综合领域（FC99）委员会提出。本标准由中国材料与试验团体标准委员会金属磨损控制与成型技术委员会（FC99/TC01）归口。前  言本标准修改采用国家标准GB/T230.1-2018《金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》。本标准根据国家标准GB/T230.1-2018起草，根据金属磨损控制与成型技术团体情况在以下几个内容进行了修改和补充：——增加了在特定温度下测试试样洛氏硬度的要求。——增加了在特定温