轧辊肖氏、里氏硬度试验方法

轧辊肖氏、里氏硬度试验方法

前 言
本标准对GB/T 13313-91《轧辊肖氏硬度试验方法》进行了修订。
本标准与GB/T 13313-91的主要技术差异如下：
——增添了里氏硬度的表示、测试方法，及其对试验仪器、被测轧辊、数据处理、试验报告的要求；
——增添了锻钢、铸铁、铸钢轧辊的HSD—HLD硬度换算表。
——硬度计的日常比对不再使用比对辊，改为标准硬度块；
——删去了原标准中附录A ：C型肖氏硬度计主要技术参数、附录B： E型肖氏硬度计主要技术参数、附录C：比对辊主要技术参数。
自本标准实施之日起， GB/T 13313-91《轧辊肖氏硬度试验方法》废止。
本标准的附录A、B是资料性附录。
本标准由中国钢铁工业协会提出。
本标准由由冶金机电标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：中钢集团邢台机械轧辊有限公司、中冶集团北京冶金设备研究设计总院、中国测试技术研究院。
本标准起草人：张云波、郝进元、杨金刚。
本标准1991年12月13日首次发布，本次是第1次修订。

轧辊肖氏-里氏硬度试验方法

1 范围
本标准规定了轧辊肖氏硬度和里氏硬度的表示、测试方法，对试验仪器、被测轧辊、数据处理、试验报告的要求以及硬度换算表。
本标准适用于各种类型的锻钢、铸钢及铸铁轧辊的肖氏硬度和里氏硬度测定。

2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 1172－1999 黑色金属硬度及强度换算值
GB/T 4341一2001 金属肖氏硬度试验方法
GB/T 17394－1998 金属里氏硬度试验方法
GB 8170－87 数值修约规则
JJG 346－91 肖氏硬度计检定规程
JJG 347－91 标准肖氏硬度块检定规程
JJG 747－99 里氏硬度计检定规程

3 试验原理
3.1 肖氏硬度试验原理
将规定形状的金刚石冲头或硬质合金冲头从固定的高度h。落在试样表面上，冲头弹起一定高度h，用h与h0的比值计算肖氏硬度值。计算公式如下：
HS= K
式中：HS－肖氏硬度；
K －肖氏硬度系数。
3.2 里氏硬度试验原理
用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。计算公式如下：
HL=1000
式中：HL－里氏硬度
vR－冲击体回弹速度
vA－冲击体冲击速度

4 硬度值的表示
4.1 肖氏硬度值的表示
在肖氏硬度符号HS前示出硬度数值，在HS后示出硬度标尺类型。
例如45HSC、45HSD分别表示C型、D型硬度计测定的硬度值为45。
4.2 里氏硬度值的表示
在里氏硬度符号HL前示出硬度数值，在HL后示出冲击装置类型。
例如700HLD、700HLE表示用D型、E型冲击装置测定的里氏硬度值为700。

5 试验仪器
5.1 肖氏硬度计
5.1.1 轧辊肖氏硬度测试通常采用D型、C型肖氏硬度计，如有需要可采用E型肖氏硬度计。肖氏硬度计的示值误差应不大于±2.5HS，变动性应不大于2.5HS。
5.1.2 肖氏硬度计的主要技术指标应符合JJG 346的规定。
5.1.3 肖氏硬度计检定时采用的标准肖氏硬度块应符合JJG 347的要求
5.1.4 肖氏硬度计应按国家计量部门的规定定期检定。
5.1.5 肖氏硬度计日常比对时宜采用标准肖氏硬度块进行比对。
5.2 里氏硬度计
5.2.1 轧辊里氏硬度测试通常采用D型，如有需要，可采用其它六种类型冲击装置。里氏硬度计的示值误差应不大于±12HL，重复性应不大于12HL。
5.2.2 里氏硬度计的主要技术参数和检定时采用的标准里氏硬度块应符合JJG 747的要求。
5.2.3 里氏硬度计应按国家计量部门的规定定期检定。
5.2.4 里氏硬度计日常比对时宜采用标准里氏硬度块进行比对。

6 被测轧辊
6.1 采用肖氏硬度计检测时，轧辊直径应不小于65mm，被测片状轧辊厚度应不小于10mm，如不在试台上测试，轧辊质量应大于4kg。对于肖氏硬度小于50 HS的轧辊，表面粗糙度参数Ra应不大于1. 6μm;肖氏硬度大于50 HS时，表面粗糙度参数Ra应不大于0. 8μm
6.2 采用D型里氏硬度计检测时，轧辊直径应不小于30mm，被测片状轧辊厚度应不小于5mm，如不在试台上测试，轧辊质量应大于5kg。轧辊表面粗糙度参数Ra应不大于1. 6μm。采用其它类型里氏硬度计检测时，对被测轧辊的要求应符合GB/T 17394的要求。
6.3 在制备试样表面时，应尽量避免由于受热、冷加工等对试样表面硬度的影响。
6.4 轧辊表面应清洁，无磁性，无油脂、氧化皮、涂料等外来污物。

7 测试方法
7.1 测试前准备
7.1.1 测试前肖（里）氏硬度计应按被测轧辊的硬度范围用同一硬度等级标准肖（里）氏硬度块校验。
7.1.2 被测轧辊应稳固地水平放置。
7.1.3 轧辊硬度测试一般应在10~35℃温度下进行，现场不能有强烈震动、严重粉尘、腐蚀性气体或强磁场。
7.2 测试操作
7.2.1 肖氏硬度测试
7.2.1.1 硬度测试时，硬度计可采用V型支架或手持，必须保证计测筒垂直状态。
7.2.1.2 在试台上测试硬度时压紧力约为200N。手持计测筒或用V型支架测试时，压紧力应使计测筒与轧辊表面保持接触。
7.2.1.3 D型肖氏硬度计释放冲头时，操作轮的回转时间约为1s并缓慢复位。C型硬度计读取冲头反弹瞬间最高位置时应迅速、准确。E型肖氏硬度计操作时应平稳，选择正确的测试方向。
7.2.1.4 硬度测量时，两相邻压痕中心距离不应小于1 mm。压痕中心距试样边缘的距离不应小于4 mm，同一压痕不得重复冲击。
7.2.2 里氏硬度测试
7.2.2.1 硬度测试前，根据轧辊直径选择适当的支撑环，以保证冲头冲击瞬间位置偏差在±0.5mm之内。
7.2.2.2 硬度测试按以下程序进行：
a) 向下推动加载套或用其他方式锁住冲击体；
b) 将冲击装置支撑环紧压在轧辊表面上，冲击方向应与试验面垂直；
c) 平稳地按动冲击装置释放钮。
d) 读取硬度示值。
7.2.2.3 硬度测试时，冲击装置应尽可能垂直向下，对于其它冲击方向所测定的硬度值，如果硬度计没有修正功能，应按GB/T 17394中附录A进行修正。
7.2.2.4 对于小质量的轧辊，在试验时应予以适当的固定或耦合以保证冲击时不产生位移或弹动。
7.2.2.5 硬度测量时，两相邻压痕中心距离不应小于3 mm。压痕中心距试样边缘的距离不应小于5 mm，同一压痕不得重复冲击。
7.3 测试部位及点数
7.3.1 对锻钢冷轧工作辊及支承辊测试部位及点数应符合表1规定。辊身每条母线上测试点数应不少于3点。
表1
辊身直径
φ
mm 辊身 辊颈
点距 母线数 各辊颈每条母线测试点数 母线数
辊身长度
≤1200mm 辊身长度
＞1200mm
≤300 ≤150 ≤200 1～2 1 1
＞300
≤500 3 2 2
＞500 4 2 2
7.3.2 对使用条件要求严格的优质铸钢、铸铁轧辊，测试部位及点数应符合表2规定。
表2
辊身直径
φ
mm 母线数 辊身每条母线测试点数 各辊颈每条母线测试点数
辊身 辊颈 辊身长度，mm 辊颈长度，mm
≤2000 ＞2000 ≤600 ＞600
≤600 2 2 3 5 1 2
＞600 4 2 3 5 2 2
7.3.3 一般用途的铸钢、铸铁及普通锻钢轧辊应至少在一条母线上测试，辊身不少于3个测试点，辊颈至少1个测试点。
7.3.4 带槽轧辊、片状轧辊等硬度测试一般应在工作面上进行，如测试困难可与用户协商确定。
7.3.5 冷轧工作辊及有软带要求的的其他轧辊，辊身两端软带不进行硬度测试。
7.3.6 测试点的硬度一般是指通过该点母线30mm线段内测试硬度的平均值。

8 数据处理
8.1 连续五次读数的算术平均值为该测试点的硬度值。
8.2 测试时，允许读到0.5个刻度时平均值应按GB 8170规定修约到整数，允许读到0.1个刻度时平均值应修约到0.5个单位。
8.3 测试点硬度值分散度较大时，允许在该测试点范围内按7.2条重新测定。

9 试验报告
试验报告应包括以下内容：
a. 各测试点肖氏硬度或里氏硬度的算术平均值及本支轧辊的最大值、最小值；
b. 所用肖氏硬度计或里氏硬度计的型号；
c. 试验条件（支撑方式、测试方式、测试环境温度、测试方向等）；
d. 测试操作人员。