CN107421830A - 一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法 - Google Patents

一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法 Download PDF

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Abstract

一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，目的是解决现有8Cr4Mo4V钢材质的小型轴承零件硬度测试过程中，按照标准GB/T1172‑1999《黑色金属硬度与强度换算值》将维氏硬度换算成洛氏硬度时存在误差，数据可靠性低，以及现有技术中缺少维氏硬度与洛氏硬度换算方法的问题。方法：一、检测试样的准备；二、硬度计的校准及示值误差的确定；三、试样硬度数据采集并根据公式

Description

一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法
技术领域
本发明涉及一种换算方法。
背景技术
轴承零件的洛氏硬度与热处理工艺有很大关系，洛氏硬度是评价轴承零件热处理工艺的正确性、判断产品及在科学实验质量的一项重要指标，因此，硬度检测成为力学性能试验中常用的一种方法。同时硬度检测的结果，能敏感地反映出材料在化学成分、组织结构和处理工艺的差异，硬度检测方法在检查原材料、监督热处理工艺正确性以及在研究固态相变过程和研究新材料、新合金中被广泛地利用。
一般的产品图纸中经过热处理加工的轴承零件的技术参数有硬度要求，标注的都是洛氏硬度值，在实际生产中，对小型轴承零件的硬度测试，是采用镶嵌法将零件固定，然后对镶嵌的零件进行磨抛制样处理后，采用维氏硬度计检测维氏硬度值，再通过国家标准GBT1172-1999《黑色金属硬度及强度换算》将检测的维氏硬度值换算成洛氏硬度。而现有国内维氏硬度与洛氏硬度换算，尚没有针对8Cr4Mo4V(M50)钢加工零件的维氏硬度与洛氏硬度换算表，在实际生产中经常遇到8Cr4Mo4V钢小型轴承零件硬度测试，检测过程中，按黑色金属的硬度与强度换算值，将维氏硬度换算成洛氏硬度，在换算过程中存在误差。《黑色金属硬度及强度换算》中只记载了有限的维氏硬度值和洛氏硬度值换算之间的换算数据，并且这些换算数据中维氏硬度值的和洛氏硬度值的精度低，相邻洛氏硬度值数据之间的差值为0.5或1，相邻的维氏硬度值之间的差值为更大，在实际应用过程中如果测试数据《黑色金属硬度及强度换算》没有给出，一般是取《黑色金属硬度及强度换算》中最接近数值进行代替，因此这种换算方式存在很大的误差；
发明内容
本发明是为了解决现有8Cr4Mo4V钢材质的小型轴承零件硬度测试过程中，按照标准GB/T1172-1999《黑色金属硬度与强度换算值》将维氏硬度换算成洛氏硬度时存在误差，数据可靠性低，以及现有技术中缺少维氏硬度与洛氏硬度换算方法的问题，提出一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法。
一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，该方法按以下步骤进行：
一、检测试样的准备：
①高硬度值试样：高硬度值试样的洛氏硬度范围为55～63HRC和63～70HRC；洛氏硬度范围为55～63HRC的高硬度值试样为进行回火处理的洛氏硬度为55～63HRC的8Cr4Mo4V淬火钢；洛氏硬度范围为63～70HRC的高硬度值试样为洛氏硬度为63～70HRC 的8Cr4Mo4V淬火钢；
所述回火处理的工艺为在550～600℃回火三次，每次回火时间为2～3h；
②中硬度值试样：选择洛氏硬度为30～55HRC的8Cr4Mo4V淬火钢，并将淬火钢回火处理后作为中硬度值试样；所述回火处理的工艺为：在温度600℃、650℃、700℃、750℃和800℃分别依次回火三次，每次回火时间为2～3h；
③低硬度值试样：选择洛氏硬度为20～30HRC的8Cr4Mo4V钢退火锻件作为低硬度值试样；
二、硬度计的校准及示值误差的确定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的洛氏硬度计检测台上进行硬度测试，在标准硬度块上测试5点得到5个硬度值，并计算5个硬度值的平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为洛氏硬度计的示值误差；如果示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于1.5；
洛氏硬度计进行校准按照标准ASTM E18《金属材料洛氏硬度标准试验方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用61.5HRC的硬度块；中硬度值试样采用47.6HRC的硬度块和35.1HRC的硬度块；低硬度值试样采用21.6HRC的硬度块；校准硬度计时选用C标，加载负荷为150Kgf，室内环境温度为10℃～35℃和湿度为≤60％；
②维氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的维氏硬度计检测台上进行硬度测试，测试5点，取最后3点测试得到的硬度块的硬度值并计算得到平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；如果在测试过程中示值误差的绝对值大于硬度块的硬度值2％，则重新选择硬块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于硬度块的硬度值2％；
维氏硬度计进行校准按照标准ASTM E92《金属材料维氏硬度的测试方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用743HV1硬度块；中硬度值试样采用433HV1 硬度块；低硬度值试样采用262HV1硬度块；校准时加载负荷为1000g、室内环境温度为 10℃～35℃和湿度为≤60％；
三、试样硬度数据采集：
首先在高硬度值试样、中硬度值试样和低硬度值试样中选取试样，并分别用校准的洛氏硬度计和校准的维氏硬度计测试试样的洛氏硬度值和维氏硬度值，去掉洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差，按照试样的洛氏硬度值由小到大排序并分别将试样标记为Yj，j＝1、 2、3……；Yj对应的洛氏硬度值为Lj，Yj对应的维氏硬度值为wj；选取试样过程中保证0.3≤|Lj-Lj+1|≤2；Lj与Lj+1之间的洛氏硬度L与其对应的维氏硬度W的换算公式为：最后将得到的维氏硬度W进行四舍五入取整，即完成；
所述用校准的洛氏硬度计测试试样的洛氏硬度值按照标准GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》记载的方法进行；所述用校准的维氏硬度计测试试样的维氏硬度值按照标准GB/T4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》记载的方法进行；
本发明具备以下有益效果：
本发明针对8Cr4Mo4V钢钢类的轴承零件，以洛氏硬度计与维氏硬度计实际检测的试样数据为基础，实现了维氏硬度与洛氏硬度之间的换算；利用本发明方法进行维氏硬度值和洛氏硬度值换算过程中，根据已知试样的洛氏硬度和维氏硬度，就能够将洛氏硬度转换为维氏硬度，或维氏硬度转换为洛氏硬度，转换过程根据公式进行，能够直接得到转换后的数据，该方法得到的换算数据与实际检测数据吻合，解决了利用国家标准GB/T 1172-1999《黑色金属硬度及强度换算》进行维氏硬度值和洛氏硬度值换算之间的换算存在误差的问题，以及数据可靠性差的问题；
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法按以下步骤进行：
一、检测试样的准备：
①高硬度值试样：高硬度值试样的洛氏硬度范围为55～63HRC和63～70HRC；洛氏硬度范围为55～63HRC的高硬度值试样为进行回火处理的洛氏硬度为55～63HRC的8Cr4Mo4V淬火钢；洛氏硬度范围为63～70HRC的高硬度值试样为洛氏硬度为63～70HRC 的8Cr4Mo4V淬火钢；
所述回火处理的工艺为在550～600℃回火三次，每次回火时间为2～3h；
②中硬度值试样：选择洛氏硬度为30～55HRC的8Cr4Mo4V淬火钢，并将淬火钢回火处理后作为中硬度值试样；所述回火处理的工艺为：在温度600℃、650℃、700℃、750℃和800℃分别依次回火三次，每次回火时间为2～3h；
③低硬度值试样：选择洛氏硬度为20～30HRC的8Cr4Mo4V钢退火锻件作为低硬度值试样；
二、硬度计的校准及示值误差的确定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的洛氏硬度计检测台上进行硬度测试，在标准硬度块上测试5点得到5个硬度值，并计算5个硬度值的平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为洛氏硬度计的示值误差；如果示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于1.5；
②维氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的维氏硬度计检测台上进行硬度测试，测试5点，取最后3点测试得到的硬度块的硬度值并计算得到平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；如果在测试过程中示值误差的绝对值大于硬度块的硬度值2％，则重新选择硬块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于硬度块的硬度值2％；
三、试样硬度数据采集：
首先在高硬度值试样、中硬度值试样和低硬度值试样中选取试样，并分别用校准的洛氏硬度计和校准的维氏硬度计测试试样的洛氏硬度值和维氏硬度值，去掉洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差，按照试样的洛氏硬度值由小到大排序并分别将试样标记为Yj，j＝1、 2、3……；Yj对应的洛氏硬度值为Lj，Yj对应的维氏硬度值为wj；选取试样过程中保证0.3≤|Lj-Lj+1|≤2；Lj与Lj+1之间的洛氏硬度L与其对应的维氏硬度W的换算公式为：最后将得到的维氏硬度W进行四舍五入取整，即完成。
本实施方式具备以下有益效果：
本实施方式针对8Cr4Mo4V钢钢类的轴承零件，以洛氏硬度计与维氏硬度计实际检测的试样数据为基础，实现了维氏硬度与洛氏硬度之间的换算；利用本实施方式方法进行维氏硬度值和洛氏硬度值换算过程中，根据已知试样的洛氏硬度和维氏硬度，就能够将洛氏硬度转换为维氏硬度，或维氏硬度转换为洛氏硬度，转换过程根据公式进行，能够直接得到转换后的数据，该方法得到的换算数据与实际检测数据吻合，解决了利用国家标准 GB/T1172-1999《黑色金属硬度及强度换算》进行维氏硬度值和洛氏硬度值换算之间的换算存在误差的问题，以及数据可靠性差的问题；
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二所述洛氏硬度计进行校准按照标准ASTM E18《金属材料洛氏硬度标准试验方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用61.5HRC的硬度块；中硬度值试样采用47.6HRC的硬度块和35.1HRC的硬度块；低硬度值试样采用21.6HRC的硬度块；校准硬度计时选用C标，加载负荷为150Kgf，室内环境温度为10℃～35℃和湿度为≤60％。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二所述维氏硬度计进行校准按照标准ASTM E92《金属材料维氏硬度的测试方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用743HV1硬度块；中硬度值试样采用433HV1硬度块；低硬度值试样采用262HV1硬度块；校准时加载负荷为1000g、室内环境温度为10℃～35℃和湿度为≤60％。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三所述用校准的洛氏硬度计测试试样的洛氏硬度值按照标准GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》记载的方法进行。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三所述用校准的维氏硬度计测试试样的维氏硬度值按照标准GB/T4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》记载的方法进行。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施方式用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法按以下步骤进行：
一、检测试样的准备：
①高硬度值试样：高硬度值试样的洛氏硬度范围为55～63HRC和63～70HRC；洛氏硬度范围为55～63HRC的高硬度值试样为进行回火处理的洛氏硬度为55～63HRC的8Cr4Mo4V淬火钢；洛氏硬度范围为63～70HRC的高硬度值试样为洛氏硬度为63～70HRC 的8Cr4Mo4V淬火钢；
所述回火处理的工艺为在550℃回火三次，每次回火时间为3h；
二、硬度计的校准及示值误差的确定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的洛氏硬度计检测台上进行硬度测试，在标准硬度块上测试5点得到5个硬度值，并计算5个硬度值的平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为洛氏硬度计的示值误差；如果示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于1.5；
洛氏硬度计进行校准按照标准ASTM E18《金属材料洛氏硬度标准试验方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用61.5HRC的硬度块；中硬度值试样采用47.6HRC的硬度块和35.1HRC的硬度块；低硬度值试样采用21.6HRC的硬度块；校准硬度计时选用C标，加载负荷为150Kgf，室内环境温度为10℃～35℃和湿度为≤60％；
②维氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的维氏硬度计检测台上进行硬度测试，测试5点，取最后3点测试得到的硬度块的硬度值并计算得到平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；如果在测试过程中示值误差的绝对值大于硬度块的硬度值2％，则重新选择硬块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于硬度块的硬度值2％；
维氏硬度计进行校准按照标准ASTM E92《金属材料维氏硬度的测试方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用743HV1硬度块；中硬度值试样采用433HV1 硬度块；低硬度值试样采用262HV1硬度块；校准时加载负荷为1000g、室内环境温度为 10℃～35℃和湿度为≤60％；
三、试样硬度数据采集：
首先在高硬度值试样选取试样，并分别用校准的洛氏硬度计和校准的维氏硬度计测试试样的洛氏硬度值和维氏硬度值，去掉洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差，按照试样的洛氏硬度值由小到大排序并分别将试样标记为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9；其中：试样Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y5、Y6、Y7、Y8和Y9对应的洛氏硬度值和维氏硬度值为：试样Y2对应的L2＝65.4，W2＝817；
试样Y3对应的L3＝64.94，W3＝804；
试样Y4对应的L4＝63.5，W4＝785；
试样Y5对应的L5＝62.6，W5＝761；
试样Y6对应的L6＝62.18，W6＝753；
试样Y7对应的L7＝62.18，W7＝753；
试样Y8对应的L8＝61.12，W8＝728；
试样Y9对应的L9＝59.5，W9＝696；
然后根据试样Y2和Y3对应的洛氏硬度值和维氏硬度值计算L2＝65.7和L3＝64.94之间的洛氏硬度L＝65.0对应的维氏硬度值W；
根据试样Y3和Y4对应的洛氏硬度值和维氏硬度值计算L3＝64.94和L4＝63.5之间的洛氏硬度L＝64.5对应的维氏硬度值W；
依次根据上述数据计算得洛氏硬度为63.5、63.0、62.5和61.0对应的维氏硬度值W为：785、772、758和725；
所述用校准的洛氏硬度计测试试样的洛氏硬度值按照标准GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》记载的方法进行；所述用校准的维氏硬度计测试试样的维氏硬度值按照标准GB/T4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》记载的方法进行。

Claims (5)

1.一种用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
一、检测试样的准备：
①高硬度值试样：高硬度值试样的洛氏硬度范围为55～63HRC和63～70HRC；洛氏硬度范围为55～63HRC的高硬度值试样为进行回火处理的洛氏硬度为55～63HRC的8Cr4Mo4V淬火钢；洛氏硬度范围为63～70HRC的高硬度值试样为洛氏硬度为63～70HRC的8Cr4Mo4V淬火钢；
所述回火处理的工艺为在550～600℃回火三次，每次回火时间为2～3h；
②中硬度值试样：选择洛氏硬度为30～55HRC的8Cr4Mo4V淬火钢，并将淬火钢回火处理后作为中硬度值试样；所述回火处理的工艺为：在温度600℃、650℃、700℃、750℃和800℃分别依次回火三次，每次回火时间为2～3h；
③低硬度值试样：选择洛氏硬度为20～30HRC的8Cr4Mo4V钢退火锻件作为低硬度值试样；
二、硬度计的校准及示值误差的确定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的洛氏硬度计检测台上进行硬度测试，在标准硬度块上测试5点得到5个硬度值，并计算5个硬度值的平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为洛氏硬度计的示值误差；如果示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于1.5；
②维氏硬度计的校准及示值误差的确定：
采用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在校准后的维氏硬度计检测台上进行硬度测试，测试5点，取最后3点测试得到的硬度块的硬度值并计算得到平均值，将计算得到的平均值减去硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；如果在测试过程中示值误差的绝对值大于硬度块的硬度值2％，则重新选择硬块并重新校准洛氏硬度计至示值误差的绝对值小于硬度块的硬度值2％；
三、试样硬度数据采集：
首先在高硬度值试样、中硬度值试样和低硬度值试样中选取试样，并分别用校准的洛氏硬度计和校准的维氏硬度计测试试样的洛氏硬度值和维氏硬度值，去掉洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差，按照试样的洛氏硬度值由小到大排序并分别将试样标记为Yj，j＝1、2、3……；Yj对应的洛氏硬度值为Lj，Yj对应的维氏硬度值为wj；选取试样过程中保证0.3≤|Lj-Lj+1|≤2；Lj与Lj+1之间的洛氏硬度L与其对应的维氏硬度W的换算公式为：最后将得到的维氏硬度W进行四舍五入取整，即完成。
2.根据权利要求1所述的用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，其特征在于：步骤二所述洛氏硬度计进行校准按照标准ASTM E18《金属材料洛氏硬度标准试验方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用61.5HRC的硬度块；中硬度值试样采用47.6HRC的硬度块和35.1HRC的硬度块；低硬度值试样采用21.6HRC的硬度块；校准硬度计时选用C标，加载负荷为150Kgf，室内环境温度为10℃～35℃和湿度为≤60％。
3.根据权利要求1所述的用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，其特征在于：步骤二所述维氏硬度计进行校准按照标准ASTM E92《金属材料维氏硬度的测试方法》进行；校准时硬度块选用标准为：高硬度值试样采用743HV1硬度块；中硬度值试样采用433HV1硬度块；低硬度值试样采用262HV1硬度块；校准时加载负荷为1000g、室内环境温度为10℃～35℃和湿度为≤60％。
4.根据权利要求1所述的用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，其特征在于：步骤三所述用校准的洛氏硬度计测试试样的洛氏硬度值按照标准GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》记载的方法进行。
5.根据权利要求1所述的用于8Cr4Mo4V钢的维氏硬度与洛氏硬度换算方法，其特征在于：步骤三所述用校准的维氏硬度计测试试样的维氏硬度值按照标准GB/T4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》记载的方法进行。
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