GB/T 34205-2017
基本信息
标准号:
GB/T 34205-2017
中文名称:金属材料 硬度试验 超声接触阻抗法
标准类别:国家标准(GB)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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相关标签:
金属材料
硬度
试验
超声
接触
阻抗
标准分类号
关联标准
出版信息
相关单位信息
标准简介
GB/T 34205-2017 金属材料 硬度试验 超声接触阻抗法
GB/T34205-2017
标准压缩包解压密码:www.bzxz.net
标准内容
ICS 77.040.10
中华人民共和国国家标准
GB/T34205—2017
金属材料
硬度试验
超声接触阻抗法
Metallic materialsHardness testingUltrasonic contact impedance method2017-09-07发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-06-01实施
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。GB/T34205—2017
本标准起草单位:上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,冶金工业信息标准研究院、东莞市中旺精密仪器有限公司。
本标准主要起草人:朱月梅、贾国庆、董莉、郑春平、李荣锋、刘斯家、方健、姚久红。I
1范围
金属材料硬度试验超声接触阻抗法GB/T34205—2017
本标准规定了金属材料超声接触阻抗法硬度试验的术语和定义,原理,符号及说明,试验设备,试样,试验程序,结果的不确定度、试验报告。本标准适用于金属材料超声接触阻抗法硬度试验,也适用于金属涂层、镀层及硬化层的超声接触阻抗法硬度试验。免费标准下载网bzxz
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分:试验方法GB/T4340.2金属材料维氏硬度试验第2部分:硬度计的检验与校准GB/T4340.3一2012金属材料维氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定GB/T10623金属材料力学性能试验术语JB/T93772010超声硬度计技术条件JJF1436超声硬度计校准规范
3术语和定义
GB/T10623界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
ultrasonic contact impedance;UCI超声接触阻抗
超声频率振动压头压入金属材料试样表面时,由于压痕处接触面积的不同引起振动杆谐振频率的变化。
有效弹性模量
effective elastic modulus
超声硬度计测试过程中测试系统的弹性模量。注:测试系统包括振动杆、压头和试样。4原理
超声接触阻抗法是一种非直接测量压痕的动态压人法。端部镶有特定压头(如正四棱锥体金刚石压头)的振动杆受到激励做纵向超声振动,用一定的试验力将压头压人试验表面,振动杆的纵向振动将受到阻抗,谐振频率发生变化。其变化量与压痕表面积和系统的有效弹性模量成函数关系,硬度值由频率变化量得到。
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5符号及说明
本标准所使用的符号及说明见表1。5.1
HV(UCID)
表1符号及说明
压痕表面积
有效弹性模量
试验力
压痕深度
按UCI方法得到的维氏硬度
涂(镀)层和表面硬化层等的厚度频率变化量
换算的维氏硬度值表示方法如示例。5.2
示例:
6试验设备
6.1超声硬度计
按UCI方法得到的硬度
维氏标尺98N
硬度值
超声硬度计(以下简称硬度计)是利用超声接触阻抗法进行硬度测量的仪器,应符合JB/T9377—2010中除3.2试验力之外的规定。6.1.2硬度计的试验力应在1N~98N范围内,试验力允许偏差为士8%,重复性不大于3%。6.1.3硬度计通常包括5个部分:探头(见图1)、激振装置、振动检测装置、数据处理电路和硬度指示装置。
说明:
一施加试验力的金属弹簧;
振动杆;
一压头,
4——试样;
共振增强器;
-接收器:
7——发射器。
6.2探头
图1UCI探头工作示意图
主要由一个产生纵向振动的振动杆、压头和试验力加载装置等组成。6.3压头
压头采用金刚石正四棱锥体,并符合JB/T9377—2010中3.3的规定。6.4检验和校准
6.4.1硬度计应按照JJF1436的相关规定进行校准6.4.2硬度计应按照JB/T9377一2010的相关规定进行直接检验。6.4.3硬度计的间接检验应按照附录A的规定进行。注:附录B给出了使用者对硬度计进行日常检查的方法。6.5标准硬度块
6.5.1使用的标准硬度块应符合GB/T4340.3—2012中除3.3厚度要求外的规定GB/T34205—2017
6.5.2为了避免超声波传感器在标准硬度块引起的干扰振动,标准硬度块的厚度应不小于16mm,直径应不小于80mm。
6.5.3标准硬度块在标定后,应在标准硬度块侧面标注其标定时的厚度(精确到0.01mm),质量(精确到1g)或在其试验面上作出鉴别标记。GB/T34205—2017
6硬度计的参数标定
6.6.1使用校准用台式硬度计在与试样相同材料的参考硬度块上测量至少5点,计算5点硬度值的平均值作为硬度计的标定值。
6.6.2用硬度计在同一参考硬度块测量至少5点,将硬度计显示的平均值调整到6.6.1得出的标定值,得到校准参数
6.6.3对硬度计参数标定后就可以使用硬度计在相同的硬度标尺和范围内对相同金属材料进行硬度试验。
6.6.4对于不同金属材料,一些硬度计允许存储所有的校准数据和调整参数,需要时可调用。注:通常,硬度计的参数由制造商使用非合金钢和低合金钢的标准硬度块进行校准。当对与非合金钢和低合金钢弹性模量不同的金属材料试件进行试验时,需要针对硬度计的参数进行标定。7试样
7.1试验表面可以是平面、曲面。只要探头可达且压头能够垂直压入试验表面。注1:试样指通常意义上的试样和试件。试件包括金属产品或金属产品的一部分,如锻件、管材、镀层等。注2:当试验表面是曲面时,建议采用合适的支承座。7.2试验表面应平坦光滑,试验表面粗糙度应不超过压痕深度的30%。最大允许的表面粗糙度Ra见表2。压痕深度,试验力和硬度的关系见式(1):注:试样的表面粗糙度对试验结果可能产生影响。h=0.062×/V
式中:
压痕深度,单位为毫米(mm);试验力,单位为牛顿(N);
UCI维氏硬度值。
表2最大充许的表面粗糙度Ra
试验力*/N
1N.8N.20N可参照其他试验力的要求,由相关方协商确定试验表面上应无氧化皮及外来污物,尤其不应有油脂,73
最大允许的表面粗糙度Ra/um
7.4加工试验表面时,应使对试验表面或试验表面性能产生影响的过热或冷加工等因素减至最小。7.5试样厚度一般不小于5mm且质量不小于300g。对于厚度2mm~5mm的试样建议用耦合或粘接方式,涂(镀)层和表面硬化层等的厚度t不应小于压痕深度的10倍。注:当试样试验部位厚度过薄时,可能会引起试样发生共振或干扰振动,当试样质量小于300g时,如果试样发生自振,对试验结果有影响,
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7.6对于几何尺寸特殊的试样,例如管材,允许在测量时使用附加支撑,所要求的最小厚度和最小质量也允许小于上述给定值。最小可检验的弯管半径约3mm。注:对于小于最小质量要求的小试样,也可采用镶嵌方式进行检验8试验程序
8.1试验一般在10℃~35℃的温度下进行,不在该温度范围内进行的试验应在试验报告中注明。注:试验温度可能对硬度试验结果有影响。8.2试验前,应使用与试样材料相同的参考硬度块检查硬度计的显示值是否为标定值8.3试样应稳固放置以保证试验过程中试样不产生位移。否则,应采用适当方式对试样进行固定或刚性支撑。支撑面应清洁且无其他污物(如氧化皮、油脂、灰尘等)。8.4探头应垂直于试验表面,探头轴线方向与试验平面或过试验点的切线方向的倾斜角度不应大于5°
8.5根据试验对象选择合适的探头,使用的试验力取决于试样的硬度、表面粗糙度及涂(镀)层、表面硬化层的厚度等因素。试验力的典型应用参见附录C。8.6使探头与试样试验表面接触,根据硬度计的加载方式施加试验力进行测量。8.7在加力过程中,探头不应产生滑动,转动和晃动,加力应平稳持续,在整个试验期间,应避免试样和探头受到冲击和振动。
8.8试样的硬度值应取不少于3个测量值的算术平均值确定,有特殊要求的情况由相关方协商确定。注:一些硬度计可能采用去掉测量的最高值和最低值,此时推荐至少压痕数自不少于5个压痕8.9任一压痕中心到试样边缘距离应大于5mm。压痕有特殊要求的情况由相关方协商确定。对于镶嵌式试样,压痕中心到试样边缘距离可以小于5mm。8.10对钢、铜和铜合金的材料,两个相邻压痕中心距离应大于1mm,对铅、锡和锡合金等软金属应大于3mm。
8.11通常,硬度计的测量和显示系统采集频率变化量,并转换成维氏硬度值,超声接触阻抗法谐振频率变化量与硬度关系及转换参见附录D。9结果的不确定度
9.1结果的测量不确定度与下列两种因素有关:一硬度计(包括在硬度计直接校准时的测量不确定度)以及标准硬度块的校准:一试验操作和试验条件。
9.2测量不确定度的完整评估应根据ISO关于测量不确定度表示的导则(GUM)来执行;也可使用JJF1436的试验条件对应的硬度计的极限偏差作为扩展测量不确定度(置信概率95%)的近似值;也可参照附录E进行测量硬度值不确定度的评估。10试验报告
试验报告应包括下列内容:
a)本标准编号;
b)与试样有关的详细描述:
c)硬度计、探头的型号规格:
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试验结果;
本标准中未规定的重要试验细节,如连接类型,试样的试验位置等使用的标准硬度块或参考硬度块;影响试验结果的各个细节,如果试验温度不在8.1规定范围时,应注明环境和试验温度;需要时提供硬度值的测量不确定度。注:尚无精确的评定方法将超声接触阻抗法测量的硬度换算成其他硬度和抗拉强度。因此应避免这种换算,除非通过对比试验建立换算基础。
A.1通用要求
附录A
(规范性附录)
超声硬度计的间接检验
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在对硬度计进行间接检验前,应对其进行检查以确保硬度计按制造者的说明书正确安装,并要做以下特别检查:
仪器电量应确保在50%以上;
b)硬度计探头底部压头应完整、无松动;硬度计探头可以被主机正确识别,加载时能正确读。c
A.2间接检验
A.2.1间接检验宜在(23士5)℃C温度范围内进行,使用符合6.5规定的标准硬度块进行。如果在此温度范围以外进行检验,应在检验报告中注明。A.2.2应在每一个所使用的试验力下对硬度计进行检验。当硬度计仅配备一个试验力的探头时,应从以下规定的不同硬度范围中按硬度值高,中、低的原则,至少使用3块标准硬度块进行检验:≤250HV;
-400 HV~600 HV;
A.2.3对于特殊情况,硬度计可以仅在一个标准块上进行检验,硬度块的选择应使其硬度值应尽可能接近待测试样的硬度值。
A.2.4将每一标准硬度块上所测得的硬度值H1、H2、H:、H4、Hs,以从小到大递增的次序排列,并按式(A1)计算其算术平均值:
Hi+H,+Ha+H+H
A.2.5在规定的检验条件下,硬度计的重复性r按式(A.2)计算:r=H,-H
A.2.6以百分比表示的相对重复性rtel按式(A.3)计算:H:-H1×100%
r rel
所检验的硬度计的相对重复性应符合表A.1的规定A.2.7
表A.1硬度计相对重复性的最大充许值标准块的硬度
≤250HV
>250HV
硬度计相对重复性的最大允许值rre/%HV1
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A.2.8在规定的检验条件下,硬度计的误差E按式(A.4)计算:E-H-H.
式中:硬度值的算术平均值H按式(A.5)计算:H
H1+H2+H:+H+Hs
Hi.H.H..HH.
对应A.2.4的硬度值;
所用标准硬度块标定的硬度值。9相对误差Erel按式(A.6)计算:A.2.9
.....( A.4)
...(A.6)
以标准块标定硬度值的百分比表示的硬度计的最大允许相对误差Erel应符合表A.2的规定。表A.2
标准块的硬度
<250HV
250HV~500HV
>500 HV~800 HV
>800HV
A.3检验周期
硬度计的最大允许相对误差
硬度计的最大允许相对误差Erel/%HV5
应在直接检验后进行间接检验,间接检验的周期不超过12个月。8
附录B
(资料性附录)
使用者对硬度计的日常检查
B.1使用者应在当天使用硬度计之前对其使用的硬度范围进行检查。GB/T34205—2017
日常检查应在按照6.5规定的标准硬度块上至少打3个压痕。如果硬度计显示的平均值与标准B2
硬度块标称值之差不大于表B.1的规定值,则硬度计被认为是满意的。如果大于表B.1的规定值,应立即进行间接检验。
硬度标尺
<250HV
HVo.1(UCD)
HVo.3(UCI)
HVo.8(UCI)
HVI(UCI)
HV5(UCI)
HV10(UCI)
极限偏差
极限偏差/%
250 HV~<500 HV
500HV~800 HV
所测数据应保存一段时间,以便能监测硬度计的再现性和稳定性。>800HV
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附录C
(资料性附录)
试验力的典型应用示例
UCI方法与试验力关系的典型使用情况见表C.1。表C.1
试验力
锻件、焊缝及热影响区
UCI方法与试验力关系的典型使用情况典型使用情况
机床零部件的感应淬硬层、渗碳层,如:凸轮轴、透平、焊缝及热影响区法兰盘、齿轮、冲压件、模具、曲轴、涡轮转子等冲压模具的离子氮化层、锻件
精密件、减速器和轴承转动环
涂(镀)层,如气缸的铜和铬涂(镀)层(t≥0.040mm),低压缸的涂层、淬硬层(t≥0.020mm)薄层、抛光表面
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