硬度計(jì)在冷軋薄鋼板、鋼帶的硬度檢測(cè)及應(yīng)用
冷軋薄鋼板，簡(jiǎn)稱冷軋鋼板、冷軋薄板、冷軋板、冷板等。它還包括不銹鋼板、彈簧鋼板、硬鋼片、鍍鋅板、鍍錫板、鍍鋁板等。冷軋薄鋼帶，簡(jiǎn)稱冷軋鋼帶、冷軋帶鋼、鋼帶、帶鋼、薄鋼帶、冷軋卷等。還包括不銹鋼帶、鍍鋅鋼帶、鍍錫鋼帶等。
冷軋薄鋼板、鋼帶（以下簡(jiǎn)稱冷軋薄板）主要用于零件的沖壓加工，而冷軋薄板的力學(xué)性能十分重要，它直接關(guān)系到板材的沖壓性能。冷軋薄板是以不同的熱處理狀態(tài)分級(jí)的，不同硬度的材料，用于不同的加工方法，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13237-1991《上等碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板和鋼帶》將冷軋薄板大致分為三級(jí)，P級(jí)用于普通沖壓，S級(jí)用于濃度沖壓，Z級(jí)用于*濃度沖壓。中國冶金標(biāo)準(zhǔn)YB/T 5059-1993《低碳鋼冷軋鋼帶》將薄鋼板按硬度分為五級(jí)，即：TR（特級(jí)）、R（軟）、BR（半軟）、DY（低硬）和Y（冷硬）。其實(shí)通過一定的冷軋變形程度和冷軋后熱處理的恰當(dāng)配合，可以在廣泛的范圍內(nèi)滿足用戶關(guān)于材料力學(xué)性能方面的要求。冷軋薄板根據(jù)用戶加工上的要求可以分成更多的級(jí)別。例如：日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS G3141-1996《冷軋?zhí)妓劁撲摪搴弯搸А返姆诸惓譃橐话阌茫╯pcc）、沖壓用）(spcd)和深沖壓用（spce）三類外，還細(xì)分為退火、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)、1/8硬、1/4硬、1/2硬、全硬等級(jí)別。
在冷軋薄板力學(xué)性能的檢測(cè)方面，一些標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了拉伸試驗(yàn)，另一些標(biāo)準(zhǔn)除拉伸試驗(yàn)外還規(guī)定了硬度試驗(yàn)。
中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T世界13237-1991就只規(guī)定了拉伸試驗(yàn)，技術(shù)要求如表一所示：
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牌號(hào)
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抗拉強(qiáng)度/MPa
|
伸長率不小于
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|
拉延級(jí)別
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Z
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－S和P
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Z
|
S
|
P
|
|
08F
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275~365
|
275~380
|
34
|
32
|
30
|
|
08,08Al,10F
|
275~390
|
275~410
|
32
|
30
|
28
|
|
10
|
295~410
|
295~430
|
30
|
39
|
28
|
|
15F
|
315~430
|
315~450
|
29
|
28
|
27
|
|
15
|
335~450
|
335~470
|
27
|
26
|
25
|
|
20
|
355~490
|
335~500
|
26
|
25
|
24
|
|
25
|
——
|
390~540
|
——
|
24
|
23
|
|
30
|
——
|
440~590
|
——
|
22
|
21
|
|
35
|
——
|
490~635
|
——
|
20
|
19
|
|
40
|
——
|
510~650
|
——
|
——
|
18
|
|
45
|
——
|
530~680
|
——
|
——
|
16
|
|
50
|
——
|
540~715
|
——
|
——
|
14
|
日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3141-1996《冷軋?zhí)妓劁撲摪搴弯搸А罚ㄔ摌?biāo)準(zhǔn)中包含了冷軋薄鋼板和鋼帶）規(guī)定了拉伸試驗(yàn)，也規(guī)定了硬度試驗(yàn)，該標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)性能要求如下：
表二：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)和退火的鋼板、鋼帶的拉伸試驗(yàn)質(zhì)
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牌號(hào)
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抗拉強(qiáng)度/MPa 不小于
|
伸長率/%不小于
|
試樣
|
|
按以下公稱厚度/mm
|
|
>=0.25
|
0.25<0.40
|
0.40<0.60
|
0.60<1.0
|
1.0<1.6
|
1.6<2.5
|
>=2.5
|
|
SPCC
SPCD
SPCE
|
(270)
270
270
|
(32)
34
36
|
(34)
36
38
|
36
38
40
|
37
39
41
|
(38)
40
42
|
39
41
43
|
5號(hào)試樣軋制方向
|
表三：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)和退火的鋼板、鋼帶的硬度值。
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調(diào)質(zhì)區(qū)分
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符號(hào)
|
硬度*大
|
|
HRB
|
HV
|
|
退火
|
A
|
57
|
105
|
|
標(biāo)準(zhǔn)調(diào)質(zhì)
|
S
|
65
|
115
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注：厚度小于0.6mm的鋼板和鋼帶，原則上不進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。
表四：1/8硬、1/4硬、1/2硬和全硬材料的拉伸試驗(yàn)值勤。
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調(diào)質(zhì)區(qū)分
|
符號(hào)
|
抗拉強(qiáng)度/MPa
|
伸長率/%*小
|
試樣
|
|
1/8硬
|
8
|
294～410
|
25
|
5號(hào)試樣軋制方向
|
|
1/4硬
|
4
|
370～490
|
10
|
|
1/2硬
|
2
|
440～590
|
——
|
|
硬
|
1
|
>=550
|
——
|
表五：1/8硬、1/4硬、1/2硬和全硬狀態(tài)的硬度值。
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調(diào)質(zhì)區(qū)分
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符號(hào)
|
HRB
|
HV
|
1/8硬
1/4硬
|
8
4
|
50~71
65~80
|
95~130
115~150
|
1/2硬
硬
|
2
1
|
74~89
≥85
|
135~185
≥170
|
注：HRB和HV，僅選用其中之一。
英國標(biāo)準(zhǔn)BS 1449/1.9-1991《厚板、薄板和鋼帶**部分：碳素鋼和碳錳鋼厚板、薄板和鋼帶——具有成形性能的冷軋窄鋼帶技術(shù)條件》對(duì)冷軋板分級(jí)為CS1（鋁**穩(wěn)定化超深沖）、CS2（超深沖）、CS3（深沖）、CS4（折邊）、CS15（商品級(jí)）。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)性能要求如表六所示：
表六：鋼材交貨時(shí)的力學(xué)性能
軋制狀態(tài)和
級(jí)別
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退火（A）或平整冷軋（SP）
狀態(tài)
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硬度
HV1)2)
*大
|
屈服強(qiáng)度Re1)/MPa
*小
|
抗拉強(qiáng)度Rm1)/MPa
*小
|
伸長率A1)/%*小
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彎心直徑1)
（180°彎曲）
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|
原始標(biāo)距LO
|
|
50mm
|
80mm
|
|
CS1
|
A
|
95
|
140
|
270
|
38
|
（36）
|
0a
|
|
|
SP
|
105
|
140
|
270
|
36
|
（34）
|
0a
|
|
CS2
|
A
|
95
|
140
|
270
|
36
|
（34）
|
0a
|
|
|
SP
|
100
|
140
|
270
|
36
|
（34）
|
0a
|
|
CS3
|
A
|
100
|
（140）
|
（280）
|
（34）
|
（32）
|
0a
|
|
|
SP
|
110
|
（140）
|
（280）
|
（34）
|
（32）
|
0a
|
|
CS4
|
A
|
105
|
（140）
|
（280）
|
—
|
—
|
0a
|
|
|
SP
|
115
|
（140）
|
（280）
|
—
|
—
|
0a
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注：1）窄鋼帶交貨應(yīng)符合，或者硬度和彎曲試驗(yàn)，或者拉伸和彎曲試驗(yàn)，但硬度和拉伸試驗(yàn)不應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。
2） 對(duì)于SP（平整冷軋）狀態(tài)，與鍍層精整（PL）或鏡面光潔度（MF），或以“無拉伸痕”交貨的鋼材組合，*大硬度可以提高5個(gè)HV或抗拉強(qiáng)度可以提高20MPa。
3） 牌號(hào)CS2、CS3和CS4的硬度值僅適用于沸騰鋼。
如上所述冷軋薄板的力學(xué)性能可以通過拉伸試驗(yàn)來檢測(cè)，也可以通過硬度試驗(yàn)來檢測(cè)。由于硬度試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單、易于掌握，試驗(yàn)效率高，并且金屬硬度與強(qiáng)度之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以硬度檢測(cè)是確定材料力學(xué)性能的更方便的方法。冷軋薄板的硬度檢測(cè)可以用于冷軋板生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制，更適于生產(chǎn)沖壓產(chǎn)品的廠家對(duì)原材料進(jìn)行力學(xué)性能的復(fù)檢。
日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS G3141-1996規(guī)定的硬度試驗(yàn)是洛氏硬度HRB和維氏硬度HV。維氏硬度試驗(yàn)用于冷軋薄板毫無總是洛氏硬度HRB卻不適用于測(cè)試薄板材料。因?yàn)楫?dāng)板材厚度小于2mm時(shí)，測(cè)試HRB硬度可能會(huì)因?yàn)榘l(fā)生“測(cè)砧效應(yīng)”而使測(cè)量的硬度值失準(zhǔn)。對(duì)于薄板材料，可以測(cè)試表面洛氏硬度HRN或HRT，然后換算成HRB或HV硬度。
目前冷軋薄帶材料正在向超薄方向發(fā)展，據(jù)報(bào)道，上海寶鋼已扎制出厚度為0.08mm的冷軋薄板帶材。采用本所生產(chǎn)的PHR-1S型表面洛氏硬度計(jì)，配一個(gè)金剛點(diǎn)砧座，就可測(cè)試薄至0.05mm冷軋薄板???材料的硬度。
這種應(yīng)用完全可以取代維氏硬度計(jì)，使冷軋薄板材料的力學(xué)性能檢測(cè)實(shí)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)