淺談維氏硬度試驗(yàn)的影響因素及在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的控制

宿登峰　楊學(xué)棟　薛婷

摘要：維氏硬度試驗(yàn)具有測(cè)試范圍廣泛、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但在試驗(yàn)操作過程中，也存在造成一定誤差的影響因素，在實(shí)際生產(chǎn)、試驗(yàn)中，如何避免這些因素，起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用成為每個(gè)企業(yè)研究的課題。文章主要探討在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的影響因素及控制。

關(guān)鍵詞：冷軋不銹鋼帶；維氏硬度試驗(yàn)；誤差；影響因素；金屬材料

中圖分類號(hào)：TG113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0061-02

目前維氏硬度是金屬材料表面硬度檢測(cè)中的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，該檢測(cè)項(xiàng)目具有試驗(yàn)方便、操作簡(jiǎn)單，能夠定性并定量地給出材料表面硬度的大小，深受廣大金屬材料用戶的認(rèn)同，但是在做維氏硬度檢測(cè)過程中，也存在一些影響誤差的因素，筆者主要探討在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的影響因素及控制。

1 維氏硬度試驗(yàn)的方法及原理

維氏硬度（Hv）以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，即為維氏硬度值（Hv）。維氏硬度計(jì)測(cè)量范圍廣泛，不管是只有幾個(gè)維氏硬度單位的很軟的材料，還是3000個(gè)維氏硬度單位的很硬的材料都可以測(cè)量，測(cè)量范圍幾乎可以覆蓋工業(yè)所用的全部金屬材料。但這并不表示維氏硬度對(duì)試樣沒有要求，為避免由此產(chǎn)生的誤差，確保維氏硬度值的準(zhǔn)確性，對(duì)試樣的要求如下：

維氏硬度試樣表面應(yīng)光滑平整，不得有油污、氧化皮及雜物等。一般的，維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.40μm，小負(fù)荷維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.20μm，顯微維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.10μm。此外，在制備維氏硬度試樣時(shí)，要避免由于過熱或過冷硬化等因素對(duì)表面硬度造成的影響。

2 維氏硬度試驗(yàn)的影響因素及其控制

2.1 試樣選取的影響

在不銹鋼生產(chǎn)過程中，根據(jù)客戶需求主要以硬態(tài)為主，在硬度保證的加工過程中，軋制頭尾的厚度差變化及升降速的差異對(duì)硬度影響較大，這就要求在試樣選取時(shí)要選擇軋制厚度變化正常、速度穩(wěn)定的材料，以下是在同一鋼卷不同部位選取的硬度試驗(yàn)對(duì)比。在生產(chǎn)過程中要求軋制工序?qū)ζ湔：穸燃胺€(wěn)定速度的鋼卷位置進(jìn)行標(biāo)注，便于取樣測(cè)試。

2.2 試樣表面的影響

從表4可以看出，試驗(yàn)力保持的時(shí)間與硬度值呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)力保持的時(shí)間越短時(shí)，硬度值偏高，究其原因是試驗(yàn)力保持的時(shí)間越短，試樣還沒有來得及充分變形，壓痕減小，在這種情況下，硬度值增高。反之，試驗(yàn)力保持時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使硬度值越低。此外，試驗(yàn)力保持時(shí)間對(duì)高硬度及低硬度的影響也有所不同，對(duì)高硬度影響較小，對(duì)低硬度影響較大。在顯微硬度試驗(yàn)中，負(fù)荷保持時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)硬度值的影響遠(yuǎn)不如計(jì)量誤差，在實(shí)驗(yàn)中，負(fù)荷保持時(shí)間一般以10～30s為宜。

2.6 加載速度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

加載速度對(duì)維氏硬度值的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，加載速度提高，金屬材料的塑性變形減小，測(cè)試所得的維氏硬度值偏高；第二，加載速度的提高會(huì)在名義試驗(yàn)力上附加一慣性試驗(yàn)力，這樣會(huì)導(dǎo)致所測(cè)得的硬度值偏低。實(shí)驗(yàn)研究表明，第二方面對(duì)維氏硬度值變化的影響比第一種大，因此在實(shí)踐中，當(dāng)加載速度提高時(shí)，所測(cè)得的維氏硬度值會(huì)隨之下降，然后保持一個(gè)定值。對(duì)于高硬度的材料來講，這種現(xiàn)象表現(xiàn)更為

明顯。

2.7 測(cè)量偏差的影響

在確保試樣質(zhì)量的前提下，加載同樣的負(fù)荷，由不同的測(cè)試人員來操作，所得出的結(jié)果也有所不同。用同一鋼卷位置的試片，讓不同的實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果數(shù)據(jù)存在明顯差異。這就表明，在試驗(yàn)機(jī)正常的情況上，顯微硬度誤差的影響主要來自操作者的瞄準(zhǔn)技術(shù)。為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)中可采用標(biāo)準(zhǔn)顯維硬度塊統(tǒng)一進(jìn)行測(cè)試來修正測(cè)量偏差，求得的測(cè)量偏差用百分比來表示，然后通過如下方法來修正被測(cè)試樣的硬度值：

修正值=測(cè)量值+測(cè)量值×測(cè)量偏差

試驗(yàn)證明，測(cè)量偏差方法有效、可行，使測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性得到顯著提高。

另對(duì)于試驗(yàn)環(huán)境的影響，在此不再贅述。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）雖然影響顯微硬度值的因素較多，但只要對(duì)其適當(dāng)實(shí)施控制，所得出的顯微硬度值還是比較可

信的。

（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得出的顯微硬度值進(jìn)行互相比較要遵循在相同負(fù)荷下這一條件，盡量選用較大負(fù)荷應(yīng)力好。

（3）硬度試樣如用人工打磨，考慮到勞動(dòng)效率及經(jīng)濟(jì)性，則粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面變形層對(duì)顯微硬度值的測(cè)量影響不大。

（4）在顯微硬度試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷保持時(shí)間以10～30s為宜。

（5）對(duì)不同實(shí)驗(yàn)人員適當(dāng)采用修正方法可得到較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 金屬維氏硬度計(jì)檢定規(guī)程（JJG151-2006）[S].

[2] 白新房，張小明，陳紹楷.試驗(yàn)力選擇對(duì)維氏硬度值的影響[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2007，43（11）.

[3] 金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第一部分：試驗(yàn)方法（GB/T 4340.1-2009）[S].

[4] 蔡麗清.維?氏?硬?度?試?驗(yàn)?及?其?主?要?影?響?因?素?分?析[J].物理測(cè)試，2008，26（5）.

作者簡(jiǎn)介：宿登峰（1968-），山東泰安人，山東能源機(jī)械集團(tuán)乾元不銹鋼制造有限公司高級(jí)工程師，研究方向：金屬材料生產(chǎn)技術(shù)。endprint

摘要：維氏硬度試驗(yàn)具有測(cè)試范圍廣泛、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但在試驗(yàn)操作過程中，也存在造成一定誤差的影響因素，在實(shí)際生產(chǎn)、試驗(yàn)中，如何避免這些因素，起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用成為每個(gè)企業(yè)研究的課題。文章主要探討在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的影響因素及控制。

關(guān)鍵詞：冷軋不銹鋼帶；維氏硬度試驗(yàn)；誤差；影響因素；金屬材料

中圖分類號(hào)：TG113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0061-02

目前維氏硬度是金屬材料表面硬度檢測(cè)中的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，該檢測(cè)項(xiàng)目具有試驗(yàn)方便、操作簡(jiǎn)單，能夠定性并定量地給出材料表面硬度的大小，深受廣大金屬材料用戶的認(rèn)同，但是在做維氏硬度檢測(cè)過程中，也存在一些影響誤差的因素，筆者主要探討在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的影響因素及控制。

1 維氏硬度試驗(yàn)的方法及原理

維氏硬度（Hv）以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，即為維氏硬度值（Hv）。維氏硬度計(jì)測(cè)量范圍廣泛，不管是只有幾個(gè)維氏硬度單位的很軟的材料，還是3000個(gè)維氏硬度單位的很硬的材料都可以測(cè)量，測(cè)量范圍幾乎可以覆蓋工業(yè)所用的全部金屬材料。但這并不表示維氏硬度對(duì)試樣沒有要求，為避免由此產(chǎn)生的誤差，確保維氏硬度值的準(zhǔn)確性，對(duì)試樣的要求如下：

維氏硬度試樣表面應(yīng)光滑平整，不得有油污、氧化皮及雜物等。一般的，維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.40μm，小負(fù)荷維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.20μm，顯微維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.10μm。此外，在制備維氏硬度試樣時(shí)，要避免由于過熱或過冷硬化等因素對(duì)表面硬度造成的影響。

2 維氏硬度試驗(yàn)的影響因素及其控制

2.1 試樣選取的影響

在不銹鋼生產(chǎn)過程中，根據(jù)客戶需求主要以硬態(tài)為主，在硬度保證的加工過程中，軋制頭尾的厚度差變化及升降速的差異對(duì)硬度影響較大，這就要求在試樣選取時(shí)要選擇軋制厚度變化正常、速度穩(wěn)定的材料，以下是在同一鋼卷不同部位選取的硬度試驗(yàn)對(duì)比。在生產(chǎn)過程中要求軋制工序?qū)ζ湔：穸燃胺€(wěn)定速度的鋼卷位置進(jìn)行標(biāo)注，便于取樣測(cè)試。

2.2 試樣表面的影響

從表4可以看出，試驗(yàn)力保持的時(shí)間與硬度值呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)力保持的時(shí)間越短時(shí)，硬度值偏高，究其原因是試驗(yàn)力保持的時(shí)間越短，試樣還沒有來得及充分變形，壓痕減小，在這種情況下，硬度值增高。反之，試驗(yàn)力保持時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使硬度值越低。此外，試驗(yàn)力保持時(shí)間對(duì)高硬度及低硬度的影響也有所不同，對(duì)高硬度影響較小，對(duì)低硬度影響較大。在顯微硬度試驗(yàn)中，負(fù)荷保持時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)硬度值的影響遠(yuǎn)不如計(jì)量誤差，在實(shí)驗(yàn)中，負(fù)荷保持時(shí)間一般以10～30s為宜。

2.6 加載速度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

加載速度對(duì)維氏硬度值的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，加載速度提高，金屬材料的塑性變形減小，測(cè)試所得的維氏硬度值偏高；第二，加載速度的提高會(huì)在名義試驗(yàn)力上附加一慣性試驗(yàn)力，這樣會(huì)導(dǎo)致所測(cè)得的硬度值偏低。實(shí)驗(yàn)研究表明，第二方面對(duì)維氏硬度值變化的影響比第一種大，因此在實(shí)踐中，當(dāng)加載速度提高時(shí)，所測(cè)得的維氏硬度值會(huì)隨之下降，然后保持一個(gè)定值。對(duì)于高硬度的材料來講，這種現(xiàn)象表現(xiàn)更為

明顯。

2.7 測(cè)量偏差的影響

在確保試樣質(zhì)量的前提下，加載同樣的負(fù)荷，由不同的測(cè)試人員來操作，所得出的結(jié)果也有所不同。用同一鋼卷位置的試片，讓不同的實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果數(shù)據(jù)存在明顯差異。這就表明，在試驗(yàn)機(jī)正常的情況上，顯微硬度誤差的影響主要來自操作者的瞄準(zhǔn)技術(shù)。為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)中可采用標(biāo)準(zhǔn)顯維硬度塊統(tǒng)一進(jìn)行測(cè)試來修正測(cè)量偏差，求得的測(cè)量偏差用百分比來表示，然后通過如下方法來修正被測(cè)試樣的硬度值：

修正值=測(cè)量值+測(cè)量值×測(cè)量偏差

試驗(yàn)證明，測(cè)量偏差方法有效、可行，使測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性得到顯著提高。

另對(duì)于試驗(yàn)環(huán)境的影響，在此不再贅述。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）雖然影響顯微硬度值的因素較多，但只要對(duì)其適當(dāng)實(shí)施控制，所得出的顯微硬度值還是比較可

信的。

（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得出的顯微硬度值進(jìn)行互相比較要遵循在相同負(fù)荷下這一條件，盡量選用較大負(fù)荷應(yīng)力好。

（3）硬度試樣如用人工打磨，考慮到勞動(dòng)效率及經(jīng)濟(jì)性，則粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面變形層對(duì)顯微硬度值的測(cè)量影響不大。

（4）在顯微硬度試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷保持時(shí)間以10～30s為宜。

（5）對(duì)不同實(shí)驗(yàn)人員適當(dāng)采用修正方法可得到較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 金屬維氏硬度計(jì)檢定規(guī)程（JJG151-2006）[S].

[2] 白新房，張小明，陳紹楷.試驗(yàn)力選擇對(duì)維氏硬度值的影響[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2007，43（11）.

[3] 金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第一部分：試驗(yàn)方法（GB/T 4340.1-2009）[S].

[4] 蔡麗清.維?氏?硬?度?試?驗(yàn)?及?其?主?要?影?響?因?素?分?析[J].物理測(cè)試，2008，26（5）.

作者簡(jiǎn)介：宿登峰（1968-），山東泰安人，山東能源機(jī)械集團(tuán)乾元不銹鋼制造有限公司高級(jí)工程師，研究方向：金屬材料生產(chǎn)技術(shù)。endprint

摘要：維氏硬度試驗(yàn)具有測(cè)試范圍廣泛、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但在試驗(yàn)操作過程中，也存在造成一定誤差的影響因素，在實(shí)際生產(chǎn)、試驗(yàn)中，如何避免這些因素，起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用成為每個(gè)企業(yè)研究的課題。文章主要探討在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的影響因素及控制。

關(guān)鍵詞：冷軋不銹鋼帶；維氏硬度試驗(yàn)；誤差；影響因素；金屬材料

中圖分類號(hào)：TG113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0061-02

目前維氏硬度是金屬材料表面硬度檢測(cè)中的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，該檢測(cè)項(xiàng)目具有試驗(yàn)方便、操作簡(jiǎn)單，能夠定性并定量地給出材料表面硬度的大小，深受廣大金屬材料用戶的認(rèn)同，但是在做維氏硬度檢測(cè)過程中，也存在一些影響誤差的因素，筆者主要探討在冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)中的影響因素及控制。

1 維氏硬度試驗(yàn)的方法及原理

維氏硬度（Hv）以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用載荷值除以材料壓痕凹坑的表面積，即為維氏硬度值（Hv）。維氏硬度計(jì)測(cè)量范圍廣泛，不管是只有幾個(gè)維氏硬度單位的很軟的材料，還是3000個(gè)維氏硬度單位的很硬的材料都可以測(cè)量，測(cè)量范圍幾乎可以覆蓋工業(yè)所用的全部金屬材料。但這并不表示維氏硬度對(duì)試樣沒有要求，為避免由此產(chǎn)生的誤差，確保維氏硬度值的準(zhǔn)確性，對(duì)試樣的要求如下：

維氏硬度試樣表面應(yīng)光滑平整，不得有油污、氧化皮及雜物等。一般的，維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.40μm，小負(fù)荷維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.20μm，顯微維氏硬度試樣表面粗糙度參數(shù)Ra不大于0.10μm。此外，在制備維氏硬度試樣時(shí)，要避免由于過熱或過冷硬化等因素對(duì)表面硬度造成的影響。

2 維氏硬度試驗(yàn)的影響因素及其控制

2.1 試樣選取的影響

在不銹鋼生產(chǎn)過程中，根據(jù)客戶需求主要以硬態(tài)為主，在硬度保證的加工過程中，軋制頭尾的厚度差變化及升降速的差異對(duì)硬度影響較大，這就要求在試樣選取時(shí)要選擇軋制厚度變化正常、速度穩(wěn)定的材料，以下是在同一鋼卷不同部位選取的硬度試驗(yàn)對(duì)比。在生產(chǎn)過程中要求軋制工序?qū)ζ湔：穸燃胺€(wěn)定速度的鋼卷位置進(jìn)行標(biāo)注，便于取樣測(cè)試。

2.2 試樣表面的影響

從表4可以看出，試驗(yàn)力保持的時(shí)間與硬度值呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)力保持的時(shí)間越短時(shí)，硬度值偏高，究其原因是試驗(yàn)力保持的時(shí)間越短，試樣還沒有來得及充分變形，壓痕減小，在這種情況下，硬度值增高。反之，試驗(yàn)力保持時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使硬度值越低。此外，試驗(yàn)力保持時(shí)間對(duì)高硬度及低硬度的影響也有所不同，對(duì)高硬度影響較小，對(duì)低硬度影響較大。在顯微硬度試驗(yàn)中，負(fù)荷保持時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)硬度值的影響遠(yuǎn)不如計(jì)量誤差，在實(shí)驗(yàn)中，負(fù)荷保持時(shí)間一般以10～30s為宜。

2.6 加載速度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

加載速度對(duì)維氏硬度值的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，加載速度提高，金屬材料的塑性變形減小，測(cè)試所得的維氏硬度值偏高；第二，加載速度的提高會(huì)在名義試驗(yàn)力上附加一慣性試驗(yàn)力，這樣會(huì)導(dǎo)致所測(cè)得的硬度值偏低。實(shí)驗(yàn)研究表明，第二方面對(duì)維氏硬度值變化的影響比第一種大，因此在實(shí)踐中，當(dāng)加載速度提高時(shí)，所測(cè)得的維氏硬度值會(huì)隨之下降，然后保持一個(gè)定值。對(duì)于高硬度的材料來講，這種現(xiàn)象表現(xiàn)更為

明顯。

2.7 測(cè)量偏差的影響

在確保試樣質(zhì)量的前提下，加載同樣的負(fù)荷，由不同的測(cè)試人員來操作，所得出的結(jié)果也有所不同。用同一鋼卷位置的試片，讓不同的實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果數(shù)據(jù)存在明顯差異。這就表明，在試驗(yàn)機(jī)正常的情況上，顯微硬度誤差的影響主要來自操作者的瞄準(zhǔn)技術(shù)。為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在實(shí)驗(yàn)中可采用標(biāo)準(zhǔn)顯維硬度塊統(tǒng)一進(jìn)行測(cè)試來修正測(cè)量偏差，求得的測(cè)量偏差用百分比來表示，然后通過如下方法來修正被測(cè)試樣的硬度值：

修正值=測(cè)量值+測(cè)量值×測(cè)量偏差

試驗(yàn)證明，測(cè)量偏差方法有效、可行，使測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性得到顯著提高。

另對(duì)于試驗(yàn)環(huán)境的影響，在此不再贅述。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）雖然影響顯微硬度值的因素較多，但只要對(duì)其適當(dāng)實(shí)施控制，所得出的顯微硬度值還是比較可

信的。

（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得出的顯微硬度值進(jìn)行互相比較要遵循在相同負(fù)荷下這一條件，盡量選用較大負(fù)荷應(yīng)力好。

（3）硬度試樣如用人工打磨，考慮到勞動(dòng)效率及經(jīng)濟(jì)性，則粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面變形層對(duì)顯微硬度值的測(cè)量影響不大。

（4）在顯微硬度試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷保持時(shí)間以10～30s為宜。

（5）對(duì)不同實(shí)驗(yàn)人員適當(dāng)采用修正方法可得到較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 金屬維氏硬度計(jì)檢定規(guī)程（JJG151-2006）[S].

[2] 白新房，張小明，陳紹楷.試驗(yàn)力選擇對(duì)維氏硬度值的影響[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2007，43（11）.

[3] 金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第一部分：試驗(yàn)方法（GB/T 4340.1-2009）[S].

[4] 蔡麗清.維?氏?硬?度?試?驗(yàn)?及?其?主?要?影?響?因?素?分?析[J].物理測(cè)試，2008，26（5）.

作者簡(jiǎn)介：宿登峰（1968-），山東泰安人，山東能源機(jī)械集團(tuán)乾元不銹鋼制造有限公司高級(jí)工程師，研究方向：金屬材料生產(chǎn)技術(shù)。endprint