浅谈维氏硬度试验的影响因素及在冷轧不锈钢带生产中的控制

2014-10-10宿登峰杨学栋薛婷

中国高新技术企业 2014年20期

宿登峰　杨学栋　薛婷

摘要：维氏硬度试验具有测试范围广泛、操作简便等优点，但在试验操作过程中，也存在造成一定误差的影响因素，在实际生产、试验中，如何避免这些因素，起到指导生产的作用成为每个企业研究的课题。文章主要探讨在冷轧不锈钢带生产中的影响因素及控制。

关键词：冷轧不锈钢带；维氏硬度试验；误差；影响因素；金属材料

中图分类号：TG113 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0061-02

目前维氏硬度是金属材料表面硬度检测中的常规检测项目，该检测项目具有试验方便、操作简单，能够定性并定量地给出材料表面硬度的大小，深受广大金属材料用户的认同，但是在做维氏硬度检测过程中，也存在一些影响误差的因素，笔者主要探讨在冷轧不锈钢带生产中的影响因素及控制。

1 维氏硬度试验的方法及原理

维氏硬度（Hv）以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用载荷值除以材料压痕凹坑的表面积，即为维氏硬度值（Hv）。维氏硬度计测量范围广泛，不管是只有几个维氏硬度单位的很软的材料，还是3000个维氏硬度单位的很硬的材料都可以测量，测量范围几乎可以覆盖工业所用的全部金属材料。但这并不表示维氏硬度对试样没有要求，为避免由此产生的误差，确保维氏硬度值的准确性，对试样的要求如下：

维氏硬度试样表面应光滑平整，不得有油污、氧化皮及杂物等。一般的，维氏硬度试样表面粗糙度参数Ra不大于0.40μm，小负荷维氏硬度试样表面粗糙度参数Ra不大于0.20μm，显微维氏硬度试样表面粗糙度参数Ra不大于0.10μm。此外，在制备维氏硬度试样时，要避免由于过热或过冷硬化等因素对表面硬度造成的影响。

2 维氏硬度试验的影响因素及其控制

2.1 试样选取的影响

在不锈钢生产过程中，根据客户需求主要以硬态为主，在硬度保证的加工过程中，轧制头尾的厚度差变化及升降速的差异对硬度影响较大，这就要求在试样选取时要选择轧制厚度变化正常、速度稳定的材料，以下是在同一钢卷不同部位选取的硬度试验对比。在生产过程中要求轧制工序对其正常厚度及稳定速度的钢卷位置进行标注，便于取样测试。

2.2 试样表面的影响

从表4可以看出，试验力保持的时间与硬度值呈负相关，当试验力保持的时间越短时，硬度值偏高，究其原因是试验力保持的时间越短，试样还没有来得及充分变形，压痕减小，在这种情况下，硬度值增高。反之，试验力保持时间长会使硬度值越低。此外，试验力保持时间对高硬度及低硬度的影响也有所不同，对高硬度影响较小，对低硬度影响较大。在显微硬度试验中，负荷保持时间的长短对硬度值的影响远不如计量误差，在实验中，负荷保持时间一般以10～30s为宜。

2.6 加载速度对试验结果的影响

加载速度对维氏硬度值的影响主要体现在两个方面：第一，加载速度提高，金属材料的塑性变形减小，测试所得的维氏硬度值偏高；第二，加载速度的提高会在名义试验力上附加一惯性试验力，这样会导致所测得的硬度值偏低。实验研究表明，第二方面对维氏硬度值变化的影响比第一种大，因此在实践中，当加载速度提高时，所测得的维氏硬度值会随之下降，然后保持一个定值。对于高硬度的材料来讲，这种现象表现更为

明显。

2.7 测量偏差的影响

在确保试样质量的前提下，加载同样的负荷，由不同的测试人员来操作，所得出的结果也有所不同。用同一钢卷位置的试片，让不同的实验员进行了测试，结果数据存在明显差异。这就表明，在试验机正常的情况上，显微硬度误差的影响主要来自操作者的瞄准技术。为了提高实验结果的准确性，在实验中可采用标准显维硬度块统一进行测试来修正测量偏差，求得的测量偏差用百分比来表示，然后通过如下方法来修正被测试样的硬度值：

修正值=测量值+测量值×测量偏差

试验证明，测量偏差方法有效、可行，使测试结果的准确性得到显著提高。

另对于试验环境的影响，在此不再赘述。

3 结语

（1）虽然影响显微硬度值的因素较多，但只要对其适当实施控制，所得出的显微硬度值还是比较可

信的。

（2）对实验测试所得出的显微硬度值进行互相比较要遵循在相同负荷下这一条件，尽量选用较大负荷应力好。

（3）硬度试样如用人工打磨，考虑到劳动效率及经济性，则粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面变形层对显微硬度值的测量影响不大。

（4）在显微硬度试验时，负荷保持时间以10～30s为宜。

（5）对不同实验人员适当采用修正方法可得到较为准确的实验数据。

参考文献

[1] 金属维氏硬度计检定规程（JJG151-2006）[S].