淺談JJG 112-2013和ASTM E18-15中關于硬度計校準部分的分析比較

艾兆春，韓若曦，薛文瑞，劉玉波

(黑龍江華安精益計量技術研究院有限公司，黑龍江哈爾濱150046)

0 引言

針對金屬洛氏硬度計的檢定，傳統的方法是依據JJG 112國家計量檢定規程來進行。近年來，由于產品涉及外貿、波音、空客和核電制造等項目，很多計量儀器設備均要求按照ASTM標準進行校準。目前，金屬洛氏硬度計依據美國標準進行校準的規范是ASTM E18-15《金屬材料洛氏硬度標準試驗方法》，并在附錄A1和附錄A3給出了詳細的介紹。其中附錄A1為硬度計的校準，附錄A3為硬度計壓頭的校準。

ASTM E18-15《金屬材料洛氏硬度標準試驗方法》主要包含洛氏硬度計的校準、洛氏硬度標準儀器、硬度計壓頭的校準和硬度塊的校準等，而JJG 112-2013《金屬洛氏硬度計檢定規程》(以下簡稱JJG 112)只規定了硬度計的檢定內容，對于硬度塊的檢定是另外一本規程，規程代號為JJG 113-2013。本文主要介紹ASTM E18-15附錄A1，A3部分(以下簡稱ASTM E18)和JJG 112之間的不同。

1 檢定/校準項目的分析比較

1.1 JJG 112-2013中對金屬洛氏硬度計檢定項目的要求

JJG 112-2013《金屬洛氏硬度計檢定規程》中規定的檢定項目主要分為首次檢定、后續檢定和使用中檢查三個方面［1］。對于我們計量技術機構檢定而言，工作所涉及的主要內容為首次檢定和后續檢定。金屬洛氏硬度計的檢定項目［2］詳見表1。

表1 金屬洛氏硬度計檢定項目

1.2 ASTM E18對金屬洛氏硬度計校準項目的要求

針對金屬洛氏硬度計的校準，ASTM E18中主要分為四個方面:直接校準、間接校準、日常檢驗和壓頭的校準［2］。

直接校準可分為硬度計試驗力、壓痕深度測量系統、機械滯后和校準周期內檢驗四個部分;間接校準可分為硬度示值和壓頭兩個部分;日常核驗主要是利用標準硬度塊對硬度計性能進行日常監督;壓頭的校準分為洛氏金剛石壓頭和洛氏硬質合金球壓頭兩個部分。

1.3 檢定/校準項目比較分析

由表1中可以看出，JJG 112-2013中對首次檢定項目要求較多，而對后續檢定項目則省略了很多項目，ASTM E18不分首次校準和后續校準，對于新制造和使用中的硬度計所校準的項目都是一樣的，這一點比國家檢定規程要求更加嚴格。其次，JJG 112中對硬度計的外觀、主軸的垂直度和主軸軸線的同軸度有相關要求，ASTM E18中沒有給出這方面的校準方法。

ASTM E18中對校準周期內的檢驗做了較詳細的介紹，包含了JJG 112中加力及保持時間項目，還包含了壓頭接觸速率和最初試驗力保持時間，這兩項在JJG 112中沒有給出檢定要求。

壓頭的檢定中，JJG 112給出的結論只有合格與不合格兩種，ASTM E18可將壓頭進行等級劃分，洛氏金剛石壓頭和洛氏硬質合金球壓頭可分為A級和B級兩種。對于球壓頭，JJG 112分為鋼球壓頭和硬質合金球壓頭兩種，允許使用鋼球壓頭，而ASTM E18中規定，不允許使用鋼球壓頭作為校準結果。

2 檢定/校準方法的分析比較

ASTM E18和JJG 112在檢定/校準方法上有很多相似之處，但也有較大的區別。如在硬度計試驗力、硬度示值和壓痕測深等檢定/校準方法上基本是相同的。在硬度計試驗力的檢定/校準過程中，唯一的區別就是對使用的測力儀有不同要求，ASTM E18中規定測力儀的最大允許誤差至少為±0.25%，JJG 112中規定測力儀的準確度等級為0.3級。ASTM E18對硬度計示值的校準要求是可至少選用高和低兩種范圍進行校準，JJG 112則要求選用高、中、低三種范圍進行檢定。在ASTM E18和JJG 112中都對硬度計壓痕測量裝置的檢定做了詳細的介紹，JJG 112中提到“若對壓痕測深裝置不能直接檢定，可通過標準硬度塊和標準壓頭間接檢定壓痕測深裝置”;而在ASTM E18中則沒有提及，只對壓痕測深標準裝置進行了介紹。

ASTM E18和JJG 112在試樣位移、機架變形和機械滯后有較大的差別。例:ASTM E18中對機械滯后校準的規定是使用壓頭支撐面直接作用于砧座或非常硬的硬度塊，重復進行10次測量，當使用B，E，F等標尺時，其值為(130±1.0)HR，當使用C，N等標尺時，其值應為(100±1.0)HR。JJG 112中規定使用一個直徑不小于10 mm的球壓頭，將不低于60 HRC的硬度塊放在平臺上，重復測量6次，取后3次結果作為最終結果，對于不帶鎖緊機構的硬度計其結果不應超過1.5 HR，對于帶鎖緊機構的硬度計，其結果不超過0.5HR。

3 技術指標分析比較

ASTM E18和JJG 112中檢定/校準項目的技術指標有相同之處也有很多不同之處。本文主要從直接檢驗和間接檢驗兩個部分進行分析，在直接檢驗部分中，硬度計試驗力、壓痕測深裝置、加力及保持時間等項目技術指標對比分析結果見表2。壓頭項目的技術指標比較見表3。

值得注意的是在硬度計試驗力、壓頭、加力及保持時間等項目上技術指標的要求存在較大差異，而在壓痕測深裝置的檢定/校準上，其技術指標要求基本相同。

表2 直接檢驗項目技術指標比對

對于硬度計壓頭的檢定/校準，美國標準ASTM E18分為A級、B級和參考級，而JJG 112則分為標準級和普通級兩類，參考級壓頭的技術指標沒有給出。

4 檢定/校準周期的比較分析

國家檢定規程要求金剛石壓頭檢定周期一般不超過4年，鋼球壓頭的檢定周期未給出，金屬洛氏硬度計的檢定周期一般不超過1年。

美國標準ASTM E18-15針對不同級別的壓頭分別給出不同的要求。等級B的金剛石壓頭要求在新購買時和懷疑有損壞時需要重新校準;等級A的金剛石壓頭要求在1年內和懷疑有損壞時需重新校準;參考級壓頭要求新購買時和懷疑有損壞時需要重新校準。美國標準還給出了等級A和等級B硬質合金球壓頭的校準要求，當新購買時和懷疑有損壞時重新校準固定器，即固定壓頭的壓頭冒，在重新校準固定器方法上，美國標準ASTM E18-15中A1.5.3.1中日常核驗方法有所提及，由于國家檢定規程JJG 112中沒有說明，這里將不進行分析比較。

表3 硬度計壓頭的技術指標比對

5 結論

本文分別對ASTM E18-15和JJG 112-2013兩本規范進行了系統的分析比較，主要包含檢定/校準項目、檢定/校準方法、技術指標和檢定/校準周期四個方面。通過比較，我們得知兩者之間存在的差異還是很大的(JJG 112-2013同歐洲標準EN ISO 6508-2較相似)，而美國標準ASTM自成體系，在技術指標要求上更加嚴格，在校準方法上更加細致。ASTM E18-15包含了硬度計校準、壓頭校準、硬度塊的校準以及一些試驗方法，內容涉及范圍較廣，而國家檢定規程JJG 112中只包含了硬度計和壓頭兩個方面，對于洛氏硬度塊的檢定是另外一本規程。實際表明，我國國家計量檢定規程等效歐洲一些標準，代表著國際平均水平，同美國等發達國家還存在這一定差距。在日常工作中，國產硬度計若按美國標準進行校準，有些參數是不能滿足其要求的，尤其注意到的地方是壓頭的校準，現在國內的生產技術水平與國外有一定差距，在日常校準工作中應引起重視。

［1］國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG 112-2013金屬洛氏硬度計(A，B，C，D，E，F，G，H，K，N，T標尺)［S］.北京:中國標準出版社，2013.

［2］國防科工委科技與質量司.力學計量:上冊［M］.北京:原子能出版社，2002.

［3］The American association of test materials.ASTM E18-15 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials［S］.2010.