洛氏硬度計(jì) 論文（新國標(biāo)介紹）

馬 煒

全國試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，時(shí)代集團(tuán)

    摘要  介紹了從2003年5月1日起開始實(shí)施的金屬洛氏硬度試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.2-2002；對(duì)比分析了新舊國標(biāo)的技術(shù)內(nèi)容，同時(shí)將有關(guān)金屬洛氏硬度計(jì)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN10109-2以及美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 18一并進(jìn)行對(duì)比分析；明確了新、舊洛氏硬度計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)以及與國外標(biāo)準(zhǔn)的差異。

    關(guān)鍵詞  金屬洛氏硬度試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)，硬度計(jì)

 

Mawei

(National Technical Committee for Standardization of Testing Machine, Time Group Inc.)

 

    ABSTRACT The national standard GB/T230.2-2002 about Metallic Rockwell hardness test which put into practice on May 1^st, 2003 is introduced. As well as the technical contents of the new standard and the revocatory standard, also European standard BS EN10109-2 and the American standard ASTM E 18 about Metallic Rockwell hardness testing machine are compared.

    KEY WORDS Metallic Rockwell hardness test, Standard, Hardness testing machine

 

    2003年5月1日我國開始實(shí)施2項(xiàng)新的有關(guān)金屬洛氏硬度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)：GB/T230.2-2002《金屬洛氏硬度試驗(yàn)  第2部分：硬度計(jì)(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標(biāo)尺)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》、GB/T230.3-2002《金屬洛氏硬度試驗(yàn)  第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標(biāo)尺)的標(biāo)定》。該標(biāo)準(zhǔn)是由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2002年11月25日發(fā)布，并于2003年5月 1日開始實(shí)施的。原來相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2848-1992《洛氏硬度計(jì)  技術(shù)條件》、GB/T3773-1993《表面洛氏硬度計(jì)  技術(shù)條件》等4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)廢止。因此本文就新國標(biāo)的起草背景、新舊國標(biāo)（第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)部分）的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行介紹和對(duì)比分析，同時(shí)將歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN10109-2：1996，《Metallic materials- Hardness test，Part 2. Verification of Rockwell hardness testing machines (scales A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，K，N，T)》，以及美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 18-1994 《Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials》的相關(guān)內(nèi)容也一并進(jìn)行分析，旨在對(duì)我國的新、舊洛氏硬度計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)差異有明確的分析了解，對(duì)我國標(biāo)準(zhǔn)在國際上的技術(shù)水平進(jìn)行有效評(píng)估。

 

 

    洛氏硬度計(jì)新國家標(biāo)準(zhǔn)的制定是在我國加入WTO的大背景下進(jìn)行的。眾所周知，對(duì)任何一個(gè)國家，標(biāo)準(zhǔn)的制定具有重要的意義：國家標(biāo)準(zhǔn)是提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，推進(jìn)國際貿(mào)易，保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益必不可少的手段和依據(jù)。但是各個(gè)國家的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)各不相同，不同的標(biāo)準(zhǔn)太多或標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施不當(dāng)，將給生產(chǎn)企業(yè)和出口商造成困難，甚至成為保護(hù)主義的借口，成為國際貿(mào)易的障礙，這就是所謂的貿(mào)易技術(shù)壁壘（TBT）。按照我國加入WTO的TBT協(xié)議，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是我國一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；我國的標(biāo)準(zhǔn)化工作原則就是積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，方便國際貿(mào)易和技術(shù)交流。在金屬硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方面，經(jīng)“全國試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”與“全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)力學(xué)與工藝性能試驗(yàn)分技術(shù)委員會(huì)”討論，決定我國的所有硬度試驗(yàn)方面的國家標(biāo)準(zhǔn)在修訂時(shí)均與國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）一致做相應(yīng)的調(diào)整和修訂，并按部分發(fā)布。

    本標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)原國家機(jī)械工業(yè)局《2000年機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃》下達(dá)的任務(wù)而進(jìn)行的，標(biāo)準(zhǔn)由全國試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口，由長春試驗(yàn)機(jī)研究所負(fù)責(zé)，并有時(shí)代集團(tuán)等生產(chǎn)硬度計(jì)的主要企業(yè)參加起草 。起草工作是在合并修訂原多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6508英文第一版而進(jìn)行的。

 

    本次洛氏硬度試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂變化是非常大的，技術(shù)內(nèi)容與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6508保持一致，同時(shí)較大幅度地調(diào)整了結(jié)構(gòu)。按照試驗(yàn)原理，合并了過去洛氏硬度和表面洛氏硬度兩個(gè)系列的六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)下按部分發(fā)布。這與國際標(biāo)準(zhǔn)是一致的，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）第164技術(shù)委員會(huì)ISO/TC164近幾年來對(duì)硬度試驗(yàn)方面的國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了合并、調(diào)整和修訂。1999年對(duì)有關(guān)洛氏硬度的六項(xiàng)單獨(dú)的國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了合并修訂，并保留了原來洛氏硬度試驗(yàn)方法的國際標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)ISO6508，重新命名了總的標(biāo)準(zhǔn)名稱為“金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn)”，其下又分為三個(gè)部分，見表1。

表1.  洛氏硬度國際標(biāo)準(zhǔn)合并修訂情況

    本次國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂保持與ISO標(biāo)準(zhǔn)一致，也進(jìn)行了大幅度的結(jié)構(gòu)上的合并調(diào)整，保留了原來洛氏硬度試驗(yàn)方法的國家標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)：“GB/T 230”，重新命名了總的標(biāo)準(zhǔn)名稱為：“金屬洛氏硬度試驗(yàn)”，其下再分為三個(gè)部分，見表2。

表2.  洛氏硬度國家標(biāo)準(zhǔn)合并修訂情況

 

    除了上述結(jié)構(gòu)性內(nèi)容調(diào)整外，新國標(biāo)在層次劃分、章條設(shè)定、編寫方法、技術(shù)指標(biāo)方面與ISO6508完全一致，同時(shí)根據(jù)GB/T1.1-2000 《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則  第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》對(duì)格式進(jìn)行了重新編排，以符合我國標(biāo)準(zhǔn)的編寫規(guī)則。

 

    本文主要對(duì)GB/T230.2部分進(jìn)行分析，參考對(duì)比原國標(biāo)GB/T2848-1992《洛氏硬度計(jì)  技術(shù)條件》、GB/T3773-1993《表面洛氏硬度計(jì)  技術(shù)條件》、歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN10109-2：1996，以及美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM  E 18-1994。由于新國標(biāo)與ISO6508技術(shù)內(nèi)容上完全一致，因此不再列出ISO6508內(nèi)容。

    新國標(biāo)GB230.2適用范圍擴(kuò)大，覆蓋的標(biāo)尺有HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK、HR15N、HR15T、HR30N、HR30T、HR45N、HR45T共15個(gè)。

    這15個(gè)標(biāo)尺在原國標(biāo)中是分在兩個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)中的，GB/T2848覆蓋前9個(gè)（A~K），GB/T3773覆蓋后6個(gè)（HR15N~HR45T）。

    另外新標(biāo)準(zhǔn)在適用范圍上也適用于便攜式硬度計(jì)，而GB/T2848、GB/T3773僅適用于固定式洛氏硬度計(jì)。

    新國標(biāo)在“規(guī)范性引用文件”章中，直接引用了與ISO6508中引用的國際標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的我國國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)均已不同程度地轉(zhuǎn)化成我國國家標(biāo)準(zhǔn)。與原國標(biāo)有較大差異。

    新國標(biāo)在“一般要求”章中要求：

    a、硬度計(jì)安裝正確

    b、壓頭主軸在其導(dǎo)向體中能夠滑動(dòng)

    c、壓頭柄牢固地安裝在主軸孔中

    d、試驗(yàn)力的施加和卸除無沖擊和振動(dòng)，且不影響讀數(shù)

    e、試樣的位移或機(jī)架變形不影響讀數(shù)

    與原國標(biāo)相比無實(shí)質(zhì)上的差異，最明顯的不同是對(duì)“機(jī)架變形”最大允許量的要求放寬了：新國標(biāo)規(guī)定，測量裝置的讀數(shù)“在硬度計(jì)最大主試驗(yàn)力施加前和卸除后，對(duì)不帶鎖緊裝置的硬度計(jì)二者相差不應(yīng)超過1.5洛氏單位；對(duì)帶鎖緊裝置的硬度計(jì)相差不應(yīng)超過0.5洛氏單位。”

    原國標(biāo)GB/T2848中這二個(gè)指標(biāo)分別是1.0和0.5洛氏單位；GB/T3773則規(guī)定為1.0表面洛氏單位。在歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN10109中此項(xiàng)規(guī)定分別為1.5和0.5洛氏單位；而美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM  E 18無定量規(guī)定，僅定性規(guī)定測量裝置的讀數(shù)應(yīng)不受機(jī)架變形的影響。

 

    新標(biāo)準(zhǔn)明確將硬度計(jì)的檢驗(yàn)分為直接檢驗(yàn)和間接檢驗(yàn)。直接檢驗(yàn)的內(nèi)容包括：試驗(yàn)力的校準(zhǔn)、壓頭的檢驗(yàn)、壓痕深度測量裝置的校準(zhǔn)、試驗(yàn)循環(huán)時(shí)間的檢驗(yàn)，而且建議直接檢驗(yàn)溫度宜在（23±5℃）進(jìn)行。直接檢驗(yàn)的具體項(xiàng)目有增有刪，對(duì)項(xiàng)目內(nèi)容逐項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見表3。

 

    新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定間接檢驗(yàn)應(yīng)在（23±5℃）范圍進(jìn)行，如果超出，應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中注明。

    新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，“硬度計(jì)應(yīng)對(duì)其將使用的每一個(gè)標(biāo)尺進(jìn)行檢驗(yàn)”，并列表給出了每一待檢驗(yàn)的標(biāo)尺的硬度范圍。這些范圍段與原標(biāo)準(zhǔn)基本相同，只是在具體數(shù)值上有微小差異。

    每一個(gè)標(biāo)尺、每一個(gè)硬度范圍段的允許示值誤差和允許示值重復(fù)性各標(biāo)準(zhǔn)差異較大，對(duì)比分析見表4。

 

    原國標(biāo)GB/T2848、GB/T3774中均單獨(dú)列出“試驗(yàn)方法”一章，詳細(xì)規(guī)定了試驗(yàn)條件、試驗(yàn)用器具以及每一條檢驗(yàn)的具體方法，在新國標(biāo)中全部取消。在ISO6508、BSEN10109、ASTM E-18中，同樣無本章節(jié)內(nèi)容。

    作為國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定出基本原則、要求、重要的和必要的方法外，對(duì)具體的如何滿足原則要求，如何檢驗(yàn)，具體的實(shí)施方法等不需要列出，這些內(nèi)容應(yīng)該由計(jì)量部門制定的計(jì)量檢定規(guī)范來規(guī)定，有些甚至由企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定，這也是國際慣例。因此新標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)保持一致，在本次修訂中取消了本章內(nèi)容，部分必要的技術(shù)方法已穿插在上述直接檢驗(yàn)和間接檢驗(yàn)中有過描述。

 

表3  洛氏硬度計(jì)直接檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

 

表3（完） 洛氏硬度計(jì)直接檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

 

    新國標(biāo)明確規(guī)定了直接檢驗(yàn)和間接檢驗(yàn)的檢驗(yàn)周期。直接檢驗(yàn)應(yīng)在以下情況發(fā)生時(shí)進(jìn)行：

    a.硬度計(jì)安裝時(shí)或經(jīng)拆卸并重新裝配后或改變位置時(shí)。

    b.間接檢驗(yàn)結(jié)果不合格時(shí)。

    c.間接檢驗(yàn)時(shí)間超過了12個(gè)月。

    間接檢驗(yàn)周期由硬度計(jì)維護(hù)水平和使用次數(shù)而定，最大不應(yīng)超過12個(gè)月。

    原國標(biāo)GB/T2848、GB/T3774中無該方面的規(guī)定，僅規(guī)定了出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)規(guī)則。BSEN10109規(guī)定與新國標(biāo)相同；而ASTM E-18規(guī)定與新國標(biāo)類似，區(qū)別僅在于間接檢驗(yàn)時(shí)間最大不應(yīng)超過18個(gè)月。

 

表4  硬度計(jì)允許的示值誤差和允許的示值重復(fù)性各國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

 

 

表4（完） 硬度計(jì)允許的示值誤差和允許的示值重復(fù)性各國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

 

    新標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了檢驗(yàn)報(bào)告（或）校準(zhǔn)證書應(yīng)包含的內(nèi)容，BSEN10109和ASTM E-18也有類似規(guī)定；原國標(biāo)GB/T2848、GB/T3774中無規(guī)定，該方面的內(nèi)容為新增加項(xiàng)。

    3.2.9.1  原國標(biāo)GB/T2848、GB/T3774中還有“成套性”、“標(biāo)志、包裝及隨機(jī)文件”兩章內(nèi)容，在本次修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)中全部取消，ISO6508、BSEN10109、ASTM E-18中也都無該兩方面內(nèi)容。一方面這是我國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的結(jié)果，另一方面也是作為國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有的正確定位。國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定必須的原則、技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)條件，而產(chǎn)品的成套性諸如配幾個(gè)附件、配幾個(gè)硬度塊、配什么隨機(jī)文件，采用什么樣的標(biāo)志，再如產(chǎn)品的名稱、型號(hào)、銘牌、包裝形式等，這些細(xì)節(jié)的東西完全是硬度計(jì)生產(chǎn)企業(yè)自主決定，并體現(xiàn)企業(yè)自主個(gè)性的事項(xiàng)，不宜在國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定，應(yīng)在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)層次體現(xiàn)，這樣企業(yè)可以更靈活地展現(xiàn)企業(yè)特點(diǎn)，去適應(yīng)國內(nèi)、國際市場的選擇。

    3.2.9.2  新標(biāo)準(zhǔn)增加了規(guī)范性附錄“硬度計(jì)的重復(fù)性”，在該附錄中以圖示方式示出了洛氏硬度（A、B、C、D、E、F、G、H、K）標(biāo)尺和表面洛氏（N、T）標(biāo)尺的允許示值重復(fù)性。原國標(biāo)GB/T2848、GB/T3774以及美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E-18無此內(nèi)容；歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSEN有類似附錄，具體指標(biāo)稍有差異。

    4.1  新標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)上較原標(biāo)準(zhǔn)有很大差異，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)下包含的內(nèi)容更豐富、完整、完善，更加利于使用者檢索、應(yīng)用、貫徹標(biāo)準(zhǔn)。

    4.2  新國標(biāo)與ISO國際標(biāo)準(zhǔn)高度一致，有利于洛氏硬度測量技術(shù)水平保持與國際同步，有利于國際上經(jīng)常進(jìn)行的硬度國際比對(duì)，從而促進(jìn)學(xué)術(shù)交流和國際貿(mào)易。

    4.3  新舊標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容和指標(biāo)要求上有一定程度的變化，需要計(jì)量檢定部門、硬度計(jì)用戶單位高度重視，停止原國標(biāo)的使用，從2003年5月1日起按新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

    4.4  新標(biāo)準(zhǔn)合并了洛氏、表面洛氏兩方面的標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)絕大多數(shù)硬度計(jì)仍然是洛氏、表面洛氏硬度計(jì)分開，目前僅時(shí)代集團(tuán)的TH320等極少數(shù)新開發(fā)出的機(jī)型與新國標(biāo)完全一致，這一方面與國際上差距較大，有待提高。需要硬度計(jì)生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)研發(fā)，生產(chǎn)出與國際同步、完全符合新標(biāo)準(zhǔn)的硬度計(jì)。

 

    1. GB/T230.2-2002《金屬洛氏硬度試驗(yàn)  第2部分：硬度計(jì)(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標(biāo)尺)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》

    2. GB/T2848-1992《洛氏硬度計(jì)  技術(shù)條件》

    3. GB/T3773-1993《表面洛氏硬度計(jì)  技術(shù)條件》

    4. BS EN10109-2：1996，《Metallic materials- Hardness test，Part 2. Verification of Rockwell hardness testing machines (scales A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，K，N，T)》

    5. ASTM E 18-1994 《Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials》

    6. 全國試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處2001年度工作報(bào)告