淺談維氏硬度試驗的影響因素及在冷軋不銹鋼帶生產中的控制

宿登峰　楊學棟　薛婷

摘要：維氏硬度試驗具有測試范圍廣泛、操作簡便等優點，但在試驗操作過程中，也存在造成一定誤差的影響因素，在實際生產、試驗中，如何避免這些因素，起到指導生產的作用成為每個企業研究的課題。文章主要探討在冷軋不銹鋼帶生產中的影響因素及控制。

關鍵詞：冷軋不銹鋼帶；維氏硬度試驗；誤差；影響因素；金屬材料

中圖分類號：TG113 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0061-02

目前維氏硬度是金屬材料表面硬度檢測中的常規檢測項目，該檢測項目具有試驗方便、操作簡單，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同，但是在做維氏硬度檢測過程中，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中的影響因素及控制。

1 維氏硬度試驗的方法及原理

維氏硬度（Hv）以120kg以內的載荷和頂角為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）。維氏硬度計測量范圍廣泛，不管是只有幾個維氏硬度單位的很軟的材料，還是3000個維氏硬度單位的很硬的材料都可以測量，測量范圍幾乎可以覆蓋工業所用的全部金屬材料。但這并不表示維氏硬度對試樣沒有要求，為避免由此產生的誤差，確保維氏硬度值的準確性，對試樣的要求如下：

維氏硬度試樣表面應光滑平整，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Ra不大于0.40μm，小負荷維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大于0.20μm，顯微維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大于0.10μm。此外，在制備維氏硬度試樣時，要避免由于過熱或過冷硬化等因素對表面硬度造成的影響。

2 維氏硬度試驗的影響因素及其控制

2.1 試樣選取的影響

在不銹鋼生產過程中，根據客戶需求主要以硬態為主，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硬度影響較大，這就要求在試樣選取時要選擇軋制厚度變化正常、速度穩定的材料，以下是在同一鋼卷不同部位選取的硬度試驗對比。在生產過程中要求軋制工序對其正常厚度及穩定速度的鋼卷位置進行標注，便于取樣測試。

2.2 試樣表面的影響

從表4可以看出，試驗力保持的時間與硬度值呈負相關，當試驗力保持的時間越短時，硬度值偏高，究其原因是試驗力保持的時間越短，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，試驗力保持時間長會使硬度值越低。此外，試驗力保持時間對高硬度及低硬度的影響也有所不同，對高硬度影響較小，對低硬度影響較大。在顯微硬度試驗中，負荷保持時間的長短對硬度值的影響遠不如計量誤差，在實驗中，負荷保持時間一般以10～30s為宜。

2.6 加載速度對試驗結果的影響

加載速度對維氏硬度值的影響主要體現在兩個方面：第一，加載速度提高，金屬材料的塑性變形減小，測試所得的維氏硬度值偏高；第二，加載速度的提高會在名義試驗力上附加一慣性試驗力，這樣會導致所測得的硬度值偏低。實驗研究表明，第二方面對維氏硬度值變化的影響比第一種大，因此在實踐中，當加載速度提高時，所測得的維氏硬度值會隨之下降，然后保持一個定值。對于高硬度的材料來講，這種現象表現更為

明顯。

2.7 測量偏差的影響

在確保試樣質量的前提下，加載同樣的負荷，由不同的測試人員來操作，所得出的結果也有所不同。用同一鋼卷位置的試片，讓不同的實驗員進行了測試，結果數據存在明顯差異。這就表明，在試驗機正常的情況上，顯微硬度誤差的影響主要來自操作者的瞄準技術。為了提高實驗結果的準確性，在實驗中可采用標準顯維硬度塊統一進行測試來修正測量偏差，求得的測量偏差用百分比來表示，然后通過如下方法來修正被測試樣的硬度值：

修正值=測量值+測量值×測量偏差

試驗證明，測量偏差方法有效、可行，使測試結果的準確性得到顯著提高。

另對于試驗環境的影響，在此不再贅述。

3 結語

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

信的。

（2）對實驗測試所得出的顯微硬度值進行互相比較要遵循在相同負荷下這一條件，盡量選用較大負荷應力好。

（3）硬度試樣如用人工打磨，考慮到勞動效率及經濟性，則粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面變形層對顯微硬度值的測量影響不大。

（4）在顯微硬度試驗時，負荷保持時間以10～30s為宜。

（5）對不同實驗人員適當采用修正方法可得到較為準確的實驗數據。

參考文獻

[1] 金屬維氏硬度計檢定規程（JJG151-2006）[S].

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

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

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

作者簡介：宿登峰（1968-），山東泰安人，山東能源機械集團乾元不銹鋼制造有限公司高級工程師，研究方向：金屬材料生產技術。endprint

摘要：維氏硬度試驗具有測試范圍廣泛、操作簡便等優點，但在試驗操作過程中，也存在造成一定誤差的影響因素，在實際生產、試驗中，如何避免這些因素，起到指導生產的作用成為每個企業研究的課題。文章主要探討在冷軋不銹鋼帶生產中的影響因素及控制。

關鍵詞：冷軋不銹鋼帶；維氏硬度試驗；誤差；影響因素；金屬材料

中圖分類號：TG113 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0061-02

目前維氏硬度是金屬材料表面硬度檢測中的常規檢測項目，該檢測項目具有試驗方便、操作簡單，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同，但是在做維氏硬度檢測過程中，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中的影響因素及控制。

1 維氏硬度試驗的方法及原理

維氏硬度（Hv）以120kg以內的載荷和頂角為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）。維氏硬度計測量范圍廣泛，不管是只有幾個維氏硬度單位的很軟的材料，還是3000個維氏硬度單位的很硬的材料都可以測量，測量范圍幾乎可以覆蓋工業所用的全部金屬材料。但這并不表示維氏硬度對試樣沒有要求，為避免由此產生的誤差，確保維氏硬度值的準確性，對試樣的要求如下：

維氏硬度試樣表面應光滑平整，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Ra不大于0.40μm，小負荷維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大于0.20μm，顯微維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大于0.10μm。此外，在制備維氏硬度試樣時，要避免由于過熱或過冷硬化等因素對表面硬度造成的影響。

2 維氏硬度試驗的影響因素及其控制

2.1 試樣選取的影響

在不銹鋼生產過程中，根據客戶需求主要以硬態為主，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硬度影響較大，這就要求在試樣選取時要選擇軋制厚度變化正常、速度穩定的材料，以下是在同一鋼卷不同部位選取的硬度試驗對比。在生產過程中要求軋制工序對其正常厚度及穩定速度的鋼卷位置進行標注，便于取樣測試。

2.2 試樣表面的影響

從表4可以看出，試驗力保持的時間與硬度值呈負相關，當試驗力保持的時間越短時，硬度值偏高，究其原因是試驗力保持的時間越短，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，試驗力保持時間長會使硬度值越低。此外，試驗力保持時間對高硬度及低硬度的影響也有所不同，對高硬度影響較小，對低硬度影響較大。在顯微硬度試驗中，負荷保持時間的長短對硬度值的影響遠不如計量誤差，在實驗中，負荷保持時間一般以10～30s為宜。

2.6 加載速度對試驗結果的影響

加載速度對維氏硬度值的影響主要體現在兩個方面：第一，加載速度提高，金屬材料的塑性變形減小，測試所得的維氏硬度值偏高；第二，加載速度的提高會在名義試驗力上附加一慣性試驗力，這樣會導致所測得的硬度值偏低。實驗研究表明，第二方面對維氏硬度值變化的影響比第一種大，因此在實踐中，當加載速度提高時，所測得的維氏硬度值會隨之下降，然后保持一個定值。對于高硬度的材料來講，這種現象表現更為

明顯。

2.7 測量偏差的影響

在確保試樣質量的前提下，加載同樣的負荷，由不同的測試人員來操作，所得出的結果也有所不同。用同一鋼卷位置的試片，讓不同的實驗員進行了測試，結果數據存在明顯差異。這就表明，在試驗機正常的情況上，顯微硬度誤差的影響主要來自操作者的瞄準技術。為了提高實驗結果的準確性，在實驗中可采用標準顯維硬度塊統一進行測試來修正測量偏差，求得的測量偏差用百分比來表示，然后通過如下方法來修正被測試樣的硬度值：

修正值=測量值+測量值×測量偏差

試驗證明，測量偏差方法有效、可行，使測試結果的準確性得到顯著提高。

另對于試驗環境的影響，在此不再贅述。

3 結語

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

信的。

（2）對實驗測試所得出的顯微硬度值進行互相比較要遵循在相同負荷下這一條件，盡量選用較大負荷應力好。

（3）硬度試樣如用人工打磨，考慮到勞動效率及經濟性，則粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面變形層對顯微硬度值的測量影響不大。

（4）在顯微硬度試驗時，負荷保持時間以10～30s為宜。

（5）對不同實驗人員適當采用修正方法可得到較為準確的實驗數據。

參考文獻

[1] 金屬維氏硬度計檢定規程（JJG151-2006）[S].

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

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

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

作者簡介：宿登峰（1968-），山東泰安人，山東能源機械集團乾元不銹鋼制造有限公司高級工程師，研究方向：金屬材料生產技術。endprint

摘要：維氏硬度試驗具有測試范圍廣泛、操作簡便等優點，但在試驗操作過程中，也存在造成一定誤差的影響因素，在實際生產、試驗中，如何避免這些因素，起到指導生產的作用成為每個企業研究的課題。文章主要探討在冷軋不銹鋼帶生產中的影響因素及控制。

關鍵詞：冷軋不銹鋼帶；維氏硬度試驗；誤差；影響因素；金屬材料

中圖分類號：TG113 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0061-02

目前維氏硬度是金屬材料表面硬度檢測中的常規檢測項目，該檢測項目具有試驗方便、操作簡單，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同，但是在做維氏硬度檢測過程中，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中的影響因素及控制。

1 維氏硬度試驗的方法及原理

維氏硬度（Hv）以120kg以內的載荷和頂角為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）。維氏硬度計測量范圍廣泛，不管是只有幾個維氏硬度單位的很軟的材料，還是3000個維氏硬度單位的很硬的材料都可以測量，測量范圍幾乎可以覆蓋工業所用的全部金屬材料。但這并不表示維氏硬度對試樣沒有要求，為避免由此產生的誤差，確保維氏硬度值的準確性，對試樣的要求如下：

維氏硬度試樣表面應光滑平整，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Ra不大于0.40μm，小負荷維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大于0.20μm，顯微維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大于0.10μm。此外，在制備維氏硬度試樣時，要避免由于過熱或過冷硬化等因素對表面硬度造成的影響。

2 維氏硬度試驗的影響因素及其控制

2.1 試樣選取的影響

在不銹鋼生產過程中，根據客戶需求主要以硬態為主，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硬度影響較大，這就要求在試樣選取時要選擇軋制厚度變化正常、速度穩定的材料，以下是在同一鋼卷不同部位選取的硬度試驗對比。在生產過程中要求軋制工序對其正常厚度及穩定速度的鋼卷位置進行標注，便于取樣測試。

2.2 試樣表面的影響

從表4可以看出，試驗力保持的時間與硬度值呈負相關，當試驗力保持的時間越短時，硬度值偏高，究其原因是試驗力保持的時間越短，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，試驗力保持時間長會使硬度值越低。此外，試驗力保持時間對高硬度及低硬度的影響也有所不同，對高硬度影響較小，對低硬度影響較大。在顯微硬度試驗中，負荷保持時間的長短對硬度值的影響遠不如計量誤差，在實驗中，負荷保持時間一般以10～30s為宜。

2.6 加載速度對試驗結果的影響

加載速度對維氏硬度值的影響主要體現在兩個方面：第一，加載速度提高，金屬材料的塑性變形減小，測試所得的維氏硬度值偏高；第二，加載速度的提高會在名義試驗力上附加一慣性試驗力，這樣會導致所測得的硬度值偏低。實驗研究表明，第二方面對維氏硬度值變化的影響比第一種大，因此在實踐中，當加載速度提高時，所測得的維氏硬度值會隨之下降，然后保持一個定值。對于高硬度的材料來講，這種現象表現更為

明顯。

2.7 測量偏差的影響

在確保試樣質量的前提下，加載同樣的負荷，由不同的測試人員來操作，所得出的結果也有所不同。用同一鋼卷位置的試片，讓不同的實驗員進行了測試，結果數據存在明顯差異。這就表明，在試驗機正常的情況上，顯微硬度誤差的影響主要來自操作者的瞄準技術。為了提高實驗結果的準確性，在實驗中可采用標準顯維硬度塊統一進行測試來修正測量偏差，求得的測量偏差用百分比來表示，然后通過如下方法來修正被測試樣的硬度值：

修正值=測量值+測量值×測量偏差

試驗證明，測量偏差方法有效、可行，使測試結果的準確性得到顯著提高。

另對于試驗環境的影響，在此不再贅述。

3 結語

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

信的。

（2）對實驗測試所得出的顯微硬度值進行互相比較要遵循在相同負荷下這一條件，盡量選用較大負荷應力好。

（3）硬度試樣如用人工打磨，考慮到勞動效率及經濟性，則粗糙度Ra值小于0.2μm的磨面，其表面變形層對顯微硬度值的測量影響不大。

（4）在顯微硬度試驗時，負荷保持時間以10～30s為宜。

（5）對不同實驗人員適當采用修正方法可得到較為準確的實驗數據。

參考文獻

[1] 金屬維氏硬度計檢定規程（JJG151-2006）[S].

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

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

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

作者簡介：宿登峰（1968-），山東泰安人，山東能源機械集團乾元不銹鋼制造有限公司高級工程師，研究方向：金屬材料生產技術。endprint