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GB/T 230.1-2018規(guī)定的洛氏硬度是指，用金剛石圓錐或碳化鎢合金圓球壓頭，在規(guī)定的初始試驗力F0作用下壓入試樣表面，得到測量基準(zhǔn)面，然后施加主試驗力F1，經(jīng)規(guī)定時間后卸除主試驗力恢復(fù)至初始試驗力F0，得到殘余壓痕深度h，如圖1所示。h越大表明材料越軟，相應(yīng)計算得到的洛氏硬度值越小。

主試驗力可以有如下不同選擇：表面洛氏硬度試驗可采用147.1，294.2，441.3N(即15，30，45kgf)試驗力；洛氏硬度試驗可采用588.4，980.7，1471N(即60，100，150kgf)試驗力。壓頭形狀包括金剛石圓錐以及1/16″和1/8″合金圓球。主試驗力與壓頭組合，可構(gòu)成HRA，HRC，HRD，…，HRBW，HRFW，HR15TW，HR15N 等15類標(biāo)尺。不同標(biāo)尺得到的洛氏硬度值不可直接進(jìn)行比較。

與GB/T 230.1-2009版標(biāo)準(zhǔn)相比，GB/T 230.1-2018主要技術(shù)內(nèi)容變化如下。

• 規(guī)定采用碳化鎢合金球形壓頭為標(biāo)準(zhǔn)型洛氏硬度壓頭，鋼球壓頭僅適用于特定條件，即滿足附錄A用于薄帶與金剛石砧臺的情形，建議CNAS認(rèn)可實驗室優(yōu)先采用碳化鎢合金圓球壓頭。

• 修改了鋼球壓頭的適用范圍

• 修改了洛氏硬度HRA和HRB的適用范圍，其中HRA適用范圍包括20~95HRA，HRB適用范圍包括10~100HRBW。

• 修改了洛氏硬度HRC的適用范圍，即HRC適用范圍包括20~70HRC，當(dāng)金剛石圓錐表面和頂端球面是經(jīng)過拋光的，且拋光至沿金剛石圓錐軸向距離尖端至少0.4mm，HRC適用范圍可延伸至10HRC。

• 修改了初試驗力F0和主試驗力F1的保持時間。其中：F0保持時間為1~4s，期望值3s；F1保持時間為2~6s，期望值5s。洛氏硬度試驗整個加載流程如下：施加初試驗力F0，加載時間不超過2s，保持1~4s；從初試驗力F0增加至總試驗力F0+F1，洛氏硬度的主試驗力加載時間為1~8s，所有HRN和HRTW表面洛氏硬度主試驗力加載時間不超過4s；總試驗力F0+F1保持2~6s，卸除F1至初試驗力F0，保持1~5s后進(jìn)行最終讀數(shù)。若總試驗力保持時間超過6s，應(yīng)在報告中注明，例如65HRF/10s。

• 修改了兩相鄰壓痕中心之間的距離。規(guī)定兩相鄰壓痕中心之間的距離至少為壓痕直徑的3倍，任一壓痕中心距試樣邊緣距離至少為壓痕直徑的2.5倍。

• 刪除了洛氏硬度值修約的要求，建議可保留測量值的整數(shù)結(jié)果。同時，規(guī)范了采用球形壓頭洛氏硬度的表示方法，例如70HRBW，60HR30TW，末尾W表示壓頭材料為碳化鎢合金。

• 刪除了對試樣表面粗糙度的要求。原則上試樣應(yīng)具有足夠厚度，試驗面應(yīng)平坦光滑且與底部平行即可。

• 修改了附錄A中薄產(chǎn)品HR30TSm和HR15TSm使用的壓頭。標(biāo)尺中的Sm表示在試驗中使用鋼球壓頭和金剛石試樣支座，試驗前需要在已知硬度值的薄樣品上預(yù)先試驗，確保試樣支座表面不會影響測試結(jié)果。試驗適用于最大厚度0.6mm、最高硬度值82HR30TSm 或93HR15TSm的薄片(帶)，允許壓痕背面出現(xiàn)變形痕跡。

• 附錄C由資料性附錄改為規(guī)范性附錄，同時修改了日常檢查程序的內(nèi)容。使用者應(yīng)在當(dāng)天使用硬度計前，對需要使用的每個標(biāo)尺進(jìn)行檢查，至少選取一塊與被測試樣硬度值接近的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊，至少測試兩個點(diǎn)，計算其平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值計為設(shè)備偏差b，以及兩個測試值之間的差值計為設(shè)備重復(fù)性r。硬度計允許的重復(fù)性范圍和偏差需滿足表1所示要求。

• 附錄D “金剛石壓頭的檢查”由資料性附錄改為規(guī)范性附錄。對金剛石壓頭表面在首次使用和校準(zhǔn)周期中間，使用合適的光學(xué)裝置(顯微鏡、放大鏡)進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)壓頭表面有缺陷，則說明壓頭失效，此時需研磨壓頭并根據(jù)GB/T 230.2-2012對修復(fù)的壓頭進(jìn)行校準(zhǔn)。建議第三方認(rèn)可實驗室可直接更換為經(jīng)過校準(zhǔn)的全新金剛石洛氏硬度壓頭。

• 修改了附錄G“硬度測量值的不確定度評定”方法，此附錄為資料性附錄，不涉及技術(shù)內(nèi)容變動。

GB/T 231.1-2018規(guī)定的布氏硬度是指，用一定直徑D的碳化鎢合金球，以規(guī)定的試驗力F壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑d，用球面壓痕單位面積上所承受的載荷來表示硬度值的一種試驗方法，如圖2所示。

布氏硬度試驗根據(jù)試驗力[包括187.5，750，3000，500，1000kg等對應(yīng)的力(即1839，7355，29420，4903，9807N)]的不同選擇以及碳化鎢合金球不同直徑規(guī)格(主要包括1，2.5，5，10 mm4種)，可構(gòu)成諸如HBW2.5/187.5，HBW5/750，HBW5/1000，HBW10/3000等標(biāo)尺選擇，不同標(biāo)尺得到的布氏硬度值原則上不可直接進(jìn)行比較。對于黑色金屬、鋼、鎳基合金及鈦合金材料，推薦的試驗力與壓頭直徑平方比為30，即F/D2＝30。此時可供選擇的標(biāo)尺僅有HBW1/30，HBW2.5/187.5， HBW5/750，HBW10/3000，這4種標(biāo)尺所得的布氏硬度試驗結(jié)果可以直接進(jìn)行比較。由于布氏硬度提供了最高可達(dá)29420N(3000kgf)的試驗力，適用于尺寸較大的塊體結(jié)構(gòu)材料，因此優(yōu)先選用大壓頭與高載荷標(biāo)尺，即HBW5/750和HBW10/3000，從而得到均勻、可靠的整體性能參數(shù)。

與GB/T 231.1-2009版標(biāo)準(zhǔn)相比，GB/T 231.1-2018主要技術(shù)內(nèi)容變化如下。

(1) 增加了JJG 150«金屬布氏硬度計»規(guī)范性引用文件，并不涉及到試驗方法的技術(shù)變動。

(2) 增加了按照附錄B核查硬度計狀態(tài)的要求，同時將原GB/T 231.1-2009版標(biāo)準(zhǔn)的“資料性附錄B”修改為“規(guī)范性附錄”。對于CNAS認(rèn)可實驗室，可按如下方案參考實施，即按照規(guī)范性附錄的要求，更新實驗室布氏硬度計作業(yè)指導(dǎo)書或試驗方法作業(yè)指導(dǎo)書，增加每次硬度試驗的示值檢查，具體如下：使用者應(yīng)在當(dāng)天使用硬度計前，對所使用的硬度標(biāo)尺和范圍進(jìn)行日常檢查。選用按照GB/T 231.3標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊至少打一個壓痕，如果示值誤差在GB/T 231.2(最新有效版)規(guī)定的范圍內(nèi)(如表2所示)，則硬度計為滿意，同時將標(biāo)準(zhǔn)硬度塊檢查的信息反映在原始記錄中。

(3) 如壓痕直徑超出了0.24D~0.6D區(qū)間范圍，應(yīng)在試驗報告中注明壓痕直徑與壓頭直徑的比值d/D 。針對此項變動，根據(jù)2.1節(jié)布氏硬度試驗原理以及針對鋼材所推薦采用的F/D2＝30比率關(guān)系，d/D＝0.24~0.6對應(yīng)的鋼材布氏硬度范圍在95.5~653HBW，與ASTM A370鋼鐵產(chǎn)品布氏硬度試驗的規(guī)定類似，即“布氏硬度試驗不建議適用于硬度值高于650HBW的材料，此時壓頭應(yīng)廢棄并更換。”

建議對于CNAS認(rèn)可實驗室，當(dāng)鋼材布氏硬度值在95.5~650HBW區(qū)間范圍以外時，需在報告?zhèn)渥⒅薪o出d/D的具體數(shù)值。并在硬度超出650HBW時立刻檢查壓頭的計量特性或予以更換，以同時滿足GB/T 231.1-2018以及ASTM A370的要求。

(4) 明確了壓痕直徑的光學(xué)測量方法，既可采用手動測量也可采用自動測量系統(tǒng)，采用自動測量系統(tǒng)時建議對測試表面至少進(jìn)行磨床處理，有條件時可采用鏡面拋光，以確保對壓痕輪廓的可靠辨識與直徑的準(zhǔn)確測量。

(5) 明確了修約規(guī)則，即保留3位有效數(shù)字，如98.2HBW，220HBW。

(6) 將原資料性附錄B修改為規(guī)范性附錄，本條同(2)。

(7) 修改了硬度值測量不確定度相關(guān)內(nèi)容，即資料性附錄C，不涉及技術(shù)內(nèi)容變動。

隨著修改采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的洛氏硬度試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 230.1-2018與布氏硬度試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 231.1-2018的頒布實施，我國硬度試驗?zāi)芰σ雅cISO 6508-1：2016(洛氏硬度試驗)以及ISO 6506-1：2014(布氏硬度試驗)迅速接軌。其中，兩部新標(biāo)準(zhǔn)都特別強(qiáng)調(diào)了對測量結(jié)果有效性與溯源性的技術(shù)要求，表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)中對壓頭計量特性的檢查以及對硬度計標(biāo)準(zhǔn)塊檢查所包含的示值再現(xiàn)性與可重復(fù)性的檢查等內(nèi)容。

為滿足我國基礎(chǔ)材料研發(fā)以及鋼鐵冶金工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的要求，建議國產(chǎn)硬度計制造企業(yè)與力學(xué)檢測實驗室及校準(zhǔn)實驗室加強(qiáng)交流、緊密合作，以適應(yīng)硬度試驗這一傳統(tǒng)技術(shù)與時俱進(jìn)的新要求。