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一种薄壁衬套加工及其夹具设计
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Techn010gyandTest工艺与检测
种薄壁衬套加工及其夹具设计
(中国空空导弹研究院，河南 洛阳471009)
摘 要：薄壁衬套工件的加工在机械行业的应用越来越广泛，利用夹具装夹来减小工件的变形。
关键词 ：薄壁件 制造工艺
中图分类号：TH122
文献标识码 ：A
Manufacturingtechnologyandclampdesignofthin——wallbushparts
WANGQingcheng
(ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyang471009，CHN)
Abstract：Highprecisionandthin—wallbushpartsareusedmoreandmorewidelyinmachineindustry，thewayof
clampingischangedtodecreasethevaryofpart．
Keywords：Thin-wallBushPart；ManufacturingTechnology
目前，薄壁类衬套工件在精密机械行业的应用越
工艺过程一般分为粗加工、半精加工、精加工 3个
来越广泛，其加工变形大的难点困扰着现场 的生产。
阶段，并根据不同的材料在工序之间安排热处理时效，
该类工件壁薄、刚性差，在加工过程中由于装夹变形的
以去除内应力。工序安排一般应遵循先内后外的原则
影响很难达到图纸要求 。因此 ，加工过程 中需要减小
进行。在精加工 内形时，应保证工件一定的壁厚。如
和控制变形，在加工工艺的安排上需要从工件装夹方
果太薄，则夹紧力会使工件变形；如果太厚，则加工外
式、工序安排、走刀路线、切削参数、刀具选用等多方面
形时，工件也会变形。
装夹定位常用的方法有 3种：(1)C型夹套 、全包
软爪、配塞堵头等；(2)轴向压紧，如压定位端面的非
1 工艺性分析
加工面或该端的工艺台；(3)径向全部夹紧，如弹簧夹
工件如图 1所示，壁厚 0．45mm，最薄处壁厚仅
头、可涨芯轴、小锥度芯轴、小锥度芯轴配鸡心夹等。
0．18mm，材料为铍青铜 CDA172，来料毛坯为 +12．7
其中第3种装夹定位最好，适用于工件的精加工，第 2
mm的棒料 。该工件具有薄壁、高精度、低刚性的特
种方法次之，第 1种方法适用于工件的粗加工或半精
点，加工中最需要解决的问题是必须采用合适的夹紧
方式控制和减小变形。
装夹定位加工注意的事项：(1)当用压端面的方
法精加工外圆时，由于壁薄，若压紧力太小，则工件与
夹具之间会出现相对转动，就无法进行切削加工 ；若压
紧力太大，则容易因失稳造成工件弯曲或扭曲变形，因
此压 紧力一定要合适 。(2)小锥度 芯轴一般采用
1：10000或 1：5000的锥度 ，为了降低工件的加工
难度 ，可根据其定位孔精度制造几种芯轴，这样工件可
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薄壁衬套类零件的专用夹具的课程设计(终结)（可编辑）,螺纹衬套,液压衬套,汽车橡胶衬套,衬套材料,钢球衬套,衬套设计,轴承衬套,无油衬套
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渗碳钢薄壁衬套的热处理
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金属硬度检测
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金属硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。
金属硬度检测简介
硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。对于被检测材
里氏硬度计
料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。
金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验方法是应用最广的，它们是金属硬度检测的主要试验方法。这里的又是应用最多的，它被广泛用于产品的检验，据统计，目前应用中的硬度计70%是。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和试验法。动态试验法主要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。
下面介绍几种
金属硬度检测硬度检测方法
一、无缝钢管的硬度计检测方法
二、的硬度检测方法
三、的硬度检测方法
四、模具硬度及模具钢硬度的检测方法
五、硬度的现场检测方法
六、热处理工件硬度的检测方法
七、硬度的检测方法
八、的硬度检测方法
九、硬度的检测方法
十、硬度的检测方法
一、无缝钢管的硬度计检测方法
1、无缝钢管常用的
无缝钢管一般常用布氏、洛氏、维氏三种硬度指标来衡量其硬度。
在中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径来表示该材料的硬度，既直观，又方便。但是对于较硬的或较薄的钢材的钢管不适用。
无缝钢管同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中在中使用仅次于布氏硬度。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不足，较布氏法简便，可直接从的表盘读出。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。
无缝钢管维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便，维氏法在钢管标准中很少用。
2、无缝钢管硬度检测方法
不锈钢的硬度检测要考虑到它的力学性能，这关系到以不锈钢为原料而进行的变形、冲压、切削等加工的性能和质量。因此，所有的无缝钢管要进行力学性能测试。力学性能测试方法主要分两类，一类是，一类是。
拉伸试验是将无缝钢管制成试样，在上将试样拉至断裂，然后测定一项或几项力学性能，通常仅测定、、和。拉伸试验是金属材料最基本的力学性能试验方法，几乎所有的金属材料，只要对力学性能有要求，都规定了拉伸试验。特别是那些形状不便于进行硬度试验的材料，拉伸试验成为唯一的力学性能检测手段。
硬度试验是将一个硬质压头按规定条件缓慢压入试样表面、然后测试或尺寸，以此确定材料硬度的大小。是材料力学性能试验中最简单、最迅速、最易于实施的方法。硬度试验是非破坏性的，材料与抗拉强度值之间有近似的换算关系。材料的硬度值可以换算成抗拉强度值，这一点具有很大的实用意义。
由于不便于测试，并且由硬度换算到强度很方便，因此人们越来越多地只测试材料硬度而较少测试其强度。特别是由于硬度计制造技术的不断进步和推陈出新，一些原来无法直接测试硬度的材料，如无缝钢管、和等，现在都已经可能直接测试硬度了。所以，存在一个硬度试验逐渐代替拉伸试验的趋势。
在不锈钢材料的国家标准中大多数都同时规定了和。对于那些不便于进行硬度试验的材料，例如无缝钢管就只规定了拉伸试验。在不锈钢标准中，一般都规定了布、洛、维三种硬度试验方法，测定、HRB（或）和HV，规定三种硬度值只测其一即可。特别是本公司最新研制的、管材，可以对薄至0.05mm的、以及细至￠4.8mm的无缝钢管进行快速、准确的硬度检测，使得过去在国内难以解决的问题迎刃而解。
3、无缝钢管硬度检测工具
无缝钢管的在6.0mm以上，壁厚在13mm以下的退火无缝钢管材，可以采用W-B75型，它测试非常快速、简便，适于对无缝钢管材做快速无损的合格检验。无缝钢管内径大于30mm，壁厚大于1.2mm的无缝钢管，采用，测试HRB、硬度。无缝钢管内径大于30mm，壁厚小于1.2mm的无缝钢管，采用，测试HRT或HRN硬度。内径小于0mm，大于4.8mm的无缝钢管，采用管材专用洛氏硬度计，测试HR15T硬度。当无缝钢管大于26mm时，还可以用洛氏或表面洛氏硬度计测试管材内壁的硬度。
二、的硬度检测
焊管是用钢板或钢带经过弯曲成型，然后经焊接制成。按形式分为和。按用途又分为一般焊管、、、电线套管、公制焊管、托辊管、深井泵管、汽车用管、变压器管、电焊、电焊和螺旋焊管。 一般焊管：一般焊管用来输送低压流体。用Q195A、Q215A、钢制造 。也可采用易于焊接的其它制造。钢管要进行水压、弯曲、压扁等实验，对表面质量有一定要求，通常为4-10m，常要求定尺（或倍尺）交货。焊管的规格用表示（毫米或英寸）公称口径与实际不同，按规定壁厚有普通钢管和加厚钢管两种，钢管按管端形式又分带螺纹和不带螺纹两种。
下面简单的介绍几种焊管的应用：
1、 一般焊管用于水、煤气、空气、油和取暖蒸汽等一般较低压力流体的输送。
2、 （GB3640-88）是工业与民用建筑、安装机器设备等电气安装工程中用于保护电线的钢管。
3、 直缝（YB242-63）是与钢管纵向平行的钢管。通常分为公制电焊管、电焊、变压器冷却油管等等。
4、 承压流体输送用螺旋缝管（SY5036-83）是以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，用双面埋弧焊法焊接，用于承压流体输送的螺旋缝钢管。钢管承压能力强，焊接性能好，经过各种严格的科学检验和测试，使用安全可靠。钢管口径大，输送效率高，并可节约铺设管线的投资。主要用于输送石油、天然气的管线。
5、 承压流体输送用螺旋缝（SY5038-83）是以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，采用高频搭接焊法焊接的，用于承压流体输送的。钢管承压能力强，塑性好，便于焊接和加工成型；经过各种严格和科学检验和测试，使用安全可靠，钢管口径大，输送效率高，并可节省铺设管线的投资。主要用于铺设输送石油、天然气等的管线。
6、 一般低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管（SY5037-83）是以热轧钢带卷作管坯，经常温螺旋成型，采用双面自动或法制成的用于水、煤气、空气和蒸汽等一般低压流体输送用。
可以采用布、洛、维三种硬度试验方法，测定HB、HRB（或）和HV，三种硬度值只测其一即可。本公司最新研制的、管材，可以进行快速、准确的硬度检测，使得过去在国内难以解决的问题迎刃而解。
三、的硬度检测
1、什么是马口铁？
马口铁是表面镀有一层锡的铁皮，它不易生锈，又叫。将铁片浸到熔化的液体锡中而制得。锡是比铁不活泼的金属，既不被空气氧化又不与水反应，所以有相当强的抗腐蚀能力。铁片上镀了一薄层锡可起良好的保护作用。但镀层一旦被破坏后发生时，由于铁比锡活泼，铁将作为原电池的负极发生氧化反应而损耗，锡的存在将加快铁的腐蚀速度，所以马口铁与白铁不同，它只能在镀层完好的情况下才有保护铁的作用。
最早产于波希米亚（今捷克和斯洛伐克境内）。该地自古就盛产金属，工艺先进，且懂得利用水力从事机器制造，从14世纪起就开始生产马口铁。在很长一段时期内，这里一直是世界上马口铁的主要产地。当时马口铁主要用来制造和饮具。
17世纪，英、法、瑞典都曾希望建立自己的马口铁工业，但由于需要大笔资金，所以迟迟未得到发展。直到1811年，布莱恩.和约翰.霍尔开办马口铁之后，马口铁制造才大规模发展起来。如今全世界每年产锡约25万吨，1/3以上用来制造马口铁，其中大部分用于罐头食品业。
2、马口铁的
的硬度测试以往大多采用台式，采用普通钢质平测砧，测试HR30T硬度。
近年来，由于关于马口铁的国家标准GB/T开始采用了国际上通用的HR30Tm硬度表示方法，因此国内已开始采用测砧、测试马口铁的HR30Tm。
但是，测试HR30Tm硬度需要一个金刚石测砧，而国产的很少有这种配件可以选购。由于合适的金刚石测砧难以买到，台式的表面硬度计又比较贵。因此，HR30Tm硬度表示方法在国内马口铁行业的应用还不普遍。特别是在马口铁的使用厂家方面，尽管人们也意总识到马口铁的硬度很重要，它要关系到加工产品的质量，关系到生产效率和企业效益。但是多数企业都没有对购进的材进行硬度复检。
现在情况不同了，已经生产出了PHR系列，它的重量只有台式机的百分之一，价格只有台式机的一半，精度与台式机相同，都符合关于方面的国家标准GB/T 230.1-2004的规定。作为选购件，沈阳天星公司还可提供用于测试HR30Tm硬度的点砧座，它的价格只有国内同类产品的五分之一。
测试马口铁的硬度，可以选用PHR-1S型，它的重量只有0.7kg，可以测试厚度为0.05~25mm的板带材料，测试26mm以上的管材内壁硬度，测试内径30mm以上的管材外壁硬度。配上金刚石点砧座就可以测试的HR30Tm硬度。这种仪器可以方便地带到生产现场、销售现场和材料仓库去使用。可以用于马口铁生产厂的在线质量控制，也可以用于马口铁使用厂的材料复检，还可以带到钢材市场去选购材料。如果配上一个选购件支承座，还可以放到一个平台上（例如办公桌）进行精确测试。
PHR-1S型非常适于测试马口铁的硬度，它的采用必定会给马口铁的生产和使用厂家带来明显效益。
四、模具硬度及模具钢硬度的检测方法
模具钢是模具工业的主体材料，根据模具的服役条件、环境和状态的不同，模具钢应具备不同的特性。在工业生产中，模具使用寿命和制成零件的精度、质量、外观性能，除与模具的设计技术、制造精度，以及机床精度和制造操作有关外，正确地选用模具材料和正确地执行热处理工艺也是至关重要的，资料显示，模具早期失效因材料选择不当和材料内部缺陷引起的大约点10%左右，而由热处理不当引起的约占49%。
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指标。模具在工作时的受力状态是复杂的，如热作模具通常是在交变的温度场下承受作用，因此它应具有良好的阻止模具转变成较软或塑性状态的能力，并且在长期工作环境下仍保持模具的形状和尺寸精度不变。一般成品模具的硬度，冷作模具常选择在59-60HRC，热作模具常选择在48HRC左右。
耐磨性也是成品模具的重要性能指标。零件成形时金属和表面发生相对运动，磨损了型腔表面，至使模具的尺寸形状、精度和发生变化而失效。模具的是由模具的热处理，特别是决定的，评估模具耐磨性好坏的主要依据是硬度。
模具钢的主要针对三种情况，即模具钢材料的硬度检测，经过热处理的半成品模具的检测硬度及要求高耐磨性的模具表面热处理后的的检测。
供货状态的模具钢主要是经过锻造的钢板、钢块或钢棒，一般以供货。某些还以预硬状态（）供货，用户可直接加工成模具而不必进行后续热处理。
模具钢按分类可分为碳素、和高速工具钢，中国标准对于各种模具钢都规定了出厂硬度要求，要求对钢材的退火硬度和试样淬火硬度进行检验。
中国标准GB/T《碳素工具钢技术条件》规定，退火状态供货钢材，对于T7-T13各种不同牌号，应分别小于187-217HBS，试样淬火硬度大于62HRC。
中国标准GB/T《合金工具钢》规定，供货的钢材，对于不同的牌号，硬度值应小于某个数值或在某个硬度区间内，例如：硬度为197-241HBW，硬度为217-269HBW，硬度≤255HBW。试样淬火硬度根据不同的牌号，一般在53-64HRC之间。
中国标准GB/T《高速工具钢棒技术条件》规定，退火钢材硬度应小于255-285HBS，淬火钢材硬度应大于63-66HRC。
按照标准的要求，出厂状态的模具钢应使用，测试（钢球压头）或（硬度合金压头）硬度，并且只要材料具有足够的尺寸，应尽量采用3000kg力和10mm球的试验条件。 然而模具钢材料尺寸通常都比较大，无法直接在布氏硬度计上测试，常用的办法是在钢材上截取一块样品，经适当加工之后在布氏硬度计上测试。在少数要求不高的场合，也有人用简易或测试，但是，这些太大，技术指标中给出的误差是±8%，实际应用中的误差常常超过10%，只能给出一个粗略的结果。
近年来，被广泛应用，它测试快速，方便，测试值可自动转换成值，因此得到一定程度的应用。但是里氏硬度计采用的是动态原理，影响仪器准确性的因素较多，对材料的要求也很高，转换的误差也较大，因此，其精度尽管常常高于简易便携式布氏硬度计和锤击式布氏硬度计，但是还要远低于常规的布氏和。好在对硬度测试的精度要求也不高。
正在研制一种新型PHB150及PHB300型，这种仪器以销控制试验力的大小，试验力的误差可控制在±2%以内。测试精度略低于台式，而远高于上述几种硬度计。仪器主要结构是一个C型框架，C型框架的开口尺寸是150mm及300mm，被测钢材只要能放到仪器开口之内都可以在现场快速测试布氏硬度。仪器试验力是1580kg，压头球直径是Φ7.26mm，F/D2值等于30，试验条件相当于3000kg力和10mm球。
当模具钢块的厚度大于150mm或300mm时，仪器的测试头还可以取下来当作使用。它只要接触钢块的一侧就可以测试，可以测试任意大的模具钢块。测试精度远高于现有的锤击式布氏硬度计。
刚刚研制成功的PHR系列大型也可以用于的硬度检测，供货状态的模具钢硬度在187-285HBS之间，可以用的HRB及标尺来测试。测试后经查表将值换算成值，仍然具有相当高的精度。这种洛氏硬度计也是采用了一个C型架结构，C型架开口尺寸为200mm和500mm，模具钢的厚度只要小于这个尺寸就可以测试，仪器测试精度可以达到1.0HRC，换算成布氏硬度的误差大约是5-7HBS。
完成了机械加工的模具钢材料要进行淬火，再经过精磨和抛光就可成为成品模具。淬火回火处理后的模具硬度检测更为重要，因为这时的材料硬度是一个非常重要的质量指标，它在很大程度上决定了成品模具的使用寿命。
淬火的模具钢材料要求使用、测试。模具钢成品需要具有足够的硬度，同时还要有一定的韧性，而硬度和韧性是一对矛盾，为了在具有合理韧性的条件下，便模具具有较高的硬度，最佳的就会被限制在一个比较窄的范围内，通常只有2-3个HRC单位。
半成品模具的是一个难于解决的问题。一直没有一个较为理想的解决方案。只有少数体积和重量较小的模具可以搬到台式洛氏硬度计上测试。而大多数情况下的通常做法是，在近似相同的工艺条件下制作一个工艺试片，用工艺试片的硬度代表模具的硬度，然而二者之间常常还存在较大的差异，这种方法也不够理想。
为半成品模具的硬度测试提供了一个解决方案，可以通过测试模具的，然后换算成。尽管里氏硬度计误差较大，但是还是目前模具行业应用最为普遍的硬度测试方法，据了解，里氏硬度计应用最广泛的领域就是模具行业。如前面所述，半成品模具合理的硬度范围是比较窄的，里氏硬度计不能满足这样的精度要求。但是这就是目前模具行业的现状，没有更好的解决办法。
刚刚研制成功的大型便携式洛氏硬度计生逢其时，恰好可以解决上述问题。这种仪器使用起来简单方便，精度可达到±1.0HRC，远高于。仪器开口尺寸目前是200mm和500mm（国外同类仪器的最大尺寸只有200mm）。实测数据表明，仪器的测试精度与C型框架的大小无关。原则上可以制造开口尺寸更大的仪器，届时更大的模具也可以用这种仪器测试。
许多模具真正需要测试硬度的型腔距模具边缘要有一定的距离，为了适应模具行业的这一特点，PHR系列大型在设计时特别加大了C型框架的深度，最大深度可达到300mm，这样只要模具的型腔距模具边缘的距离小于300mm，就都可以使用这种仪器。
一些要求心部具有较高的韧性，表面不要具有效高硬度和耐磨性的模具，要进行表面的或处理，表面硬化处理的模具需要测试模具的。
通常较厚。当渗碳层厚度大于0.8mm时，可直接用洛氏硬度计，测试硬度。当渗碳层厚度在0.5-0.8mm时，可以采用洛氏硬度计的A标尺。A标尺的试验力较小，只有60kg（C标尺试验力是150kg），可以在模具表面压一个较浅的压痕，不至于将硬化层压透，更准确。测得的HRA可方便地通过查表换算成HRC硬度值。
渗碳层较薄时，例如0.2-0.6mm，可以采用，表面洛氏硬度计的试验力只有15kg、30kg或45kg，可以在模具一个更浅的压痕，测得的硬度值也可以换算成HRC硬度值。
层通常较薄，渗层厚度大于0.2mm的模具可以用表面洛氏硬度计，厚度小于0.2mm的模具就只能利用工艺试片了，在近似相同的工艺条件下做一块试片，以试片的硬度代表渗氮层的硬度。这个试片可以在上测出表层硬度。
硬度是模具钢最重要的性能。模具的热处理质量和使用性能通常都是以硬度作为判断的依据。为了照顾到韧性等其他性能，模具硬度的最佳范围是一个比较窄的区间，通常只有2-4个单位。因此，如何能在现场使用便携式仪器快速、精确地测试模具硬度在模具制造和使用单位具有十分重要的意义。它可以提升模具产品的质量，提升模具制造的技术水平，延长模具寿命。
生产的PHR系列大型可以现场快速测试模具钢及模具硬度，仪器操作简单方便，具有相当高的测试精度，是各种大中型模具的生产和使用中应该优先用的硬度检测仪器。
五、硬度的现场检测方法
带钢包括、光亮带钢、、、钢带等，这些带钢产品在冷轧之后都要进行，多数产品还要根据退火程度按硬度进行分级，不同的后续加工需要采用不用硬度级别的带钢材料。退火硬度的检测在这些带钢产品生产和使用中具有十分重要的意义。
以往带钢硬度的检测都是要在带钢卷上截取样品后送到实验室进行硬度检测。这种方法麻烦，费时并且远离现场。
生产的PHR系列和十分便于在工厂现场使用。它不必取样，不必垂直加力，可在卷或旁直接测试，可在材料仓库或销售现场直接测试。一次测试只要10秒钟时间。其测量精度与台式相同。这种仪器的采用会给带钢的生产、销售和使用单位带来很大方便。
沈阳天星试验仪器有限公司生产的W－B75型便携式是一种更加方便的硬度检测仪器，它可以在生产线上对运动中的带钢产品进行快速的硬度检测，测试过程只需要1秒钟时间，尽管这种仪器的分辨率不高，但是进行带钢硬度合格判定和硬度级别判定已经能够满足要求。这种仪器的采用对于加工具有十分重要的意义。
六、热处理工件硬度的检测方法
分为两大类，一类是回火热处理，另一类是化学热处理，其硬度检验方法如下：
1、 表面淬火回火热处理
表面淬火,热处理通常用或的方式进行。主要技术参数是、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用，也可采用洛氏或。试验力（标尺）的选择与有效硬化层深度和工件表面硬度有关。这里涉及到三种硬度计。
维氏硬度计是测试热处理工件表面硬度的重要手段，它可选用0.5～100kg的试验力，测试薄至0.05mm厚的表面硬化层，它的精度是最高的，可分辨出热处理工件表面硬度的微小差别。另外，有效硬化层深度也要由维氏硬度计来检测，所以，对于进行加工或大量使用表面热处理工件的单位，配备一台维氏硬度计是有必要的。
表面洛氏硬度计也是十分适于测试工件硬度的，有三种标尺可以选择。可以测试有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。尽管表面洛氏硬度计的精度没有高，但是作为热处理工厂质量管理和合格检查的检测手段，已经能够满足要求。况且它还具有操作简单、使用方便、价格较低，测量迅速、可直接读取等特点，利用表面洛氏硬度计可对成批的工件进行快速无损的逐件检测。这一点对于金属加工和机械制造工厂具有重要意义。
当表面热处理硬化层较厚时，也可采用。当热处理硬化层厚度在0.4～0.8mm时，可采用HRA标尺，当硬化层厚度超过0.8mm时，可采用标尺。
维氏、洛氏和表面洛氏三种可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。相应的换算表在国际标准ISO、美国标准ASTM和中国标准GB/T中都已给出。在沈阳天星网站的技术资料栏目中这三种换算表都可以找到。
2、化学热处理
化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能。经淬火和低温回火后，工件表面具有高的硬度、和接触，而工件的芯部又具有高的强韧性。
化学热处理工件的主要技术参数是硬化层深度和。硬化层深度还是要用来检测。检测从工件表面到硬度降到50HRC那一点的距离。这就是有效硬化深度。
化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、或来检测，只是厚的厚度较薄，一般不大于0.7mm，这时就不能再采用洛氏硬度计了。
3、局部热处理
零件如果局部硬度要求较高，可用等方式进行局部淬火热处理，这样的零件通常要在图纸上标出局部淬火热处理的位置和局部。零件的硬度检测要在指定区域内进行。硬度检测仪器可采用洛氏硬度计，测试硬度值，如热处理硬化层较浅，可采用表面洛氏硬度计，测试HRN硬度值。
七、硬度的检测方法
铝型材硬度一般用检测。国家标准GB规定6063铝型材硬度应大于8HW，6061铝型材硬度应大于10HW。中国有色金属标准YB/T420-2000规定了铝型材检测方法。
用于铝型材检测的W－20型韦氏硬度计是一种小型便携式仪器，用于快速方便地测量、管材、板材的硬度。特别适用于在生产现场、销售现场或施工现场对铝型材产品进行快速非破坏性的硬度检查。本仪器已通过国家技术监督部门的性能试验，获得计量器具制造许可证。许可证编号：辽制。
W－20型韦氏硬度计是中国有色金属行业标准YS/T420－2000认可的两种仪器之一，该仪器已应用于国内大多数铝型材厂和许多门窗幕墙企业、铝型材使用单位及工程质检技术监督部门。
1） 确定铝型材有无热处理，检查热处理效果，判定铝型材力学性能是否合格。
2）确定铝型材是否为不适当的合金加工而成，判定铝型材合金成分是否合格。
3）测量不便送到实验室的过长、过重工件或装配件。
4）用于、验收检验和质量监督检验。
2、主要特点
1）体积小，重量轻，可单手操作，便于携带。
2）能测量多种铝型材外形。
3）操作简单，操作技能对读数无影响。
4）读数方便，可方便地换算成其它。
3、测量范围
主要用于测量铝型材和铝合金材料，也可测量材料。其测量范围相当于：
铝型材 ：24～110HRE
铜合金 ：60～90 HRF
八、铸件的硬度检测方法
铸造业是机械行业的一个重要分支，由于石墨的存在赋予铸铁优良的、、减磨性能、减振性能以及低的。而且铸造生产设备简单, 制造成本低，因而在工业生产中得到广泛应用。在各类机械产品中，按质量计算，铸件所占比例高达50%以上。
铸造件第一位的质量指标就是力学性能，测试工件力学性能的方法主要有两个，其一是，其二是。拉伸试验测试的是工件的，和，而硬度试验反映的是在各自规定的条件下材料弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。在美国标准中几乎每一种产品都规定了拉伸试验。多数产品规定了硬度试验。
拉伸试验设备复杂，投资较高，需要专业人员，需要制备试样，试验效率低，成本高。硬度试验设备简单，易于掌握，压痕很小，可视为无损检测，可直接测试成品或半成品工件。测试效率高，可用于对成批工件的逐件检测。随着硬度计制造技术的进步，各种便携式仪器，特别是高精度便携式仪器不断出现，使得实现了简单、快捷和精确。使现场硬度检测，生产线上的硬度控制及大工件的精确硬度检测成为可能。
和基本上都是检测金属抵抗塑性变形的能力。两种试验在某种程度上是检测金属相似的特性。二者的试验结果是完全可以相互比较的，对于多数金属材料，和值是可以通过查表相互换算的。因此在测试材料力学性能时，人们越来越多地选择采用硬度试验，而较少选用拉伸试验。
作者研究整理了美国标准中关于铸件硬度要求的规定。
本文主要有两部分内容，第一，美国标准ASTM中典型铸造产品关于硬度要求方面的规定。第二，在铸造产品检测中硬度计的选用方法。
1、美国标准ASTM中关于硬度的要求
1）铸件（ASTM A48-92）
适用于主要考虑抗拉强度的一般工程用灰口铁铸件，铸件根据不同铸造试棒的抗拉强度分级。在此类中，化学成分相对于抗拉强度来说是次要的。
铸件在订货或生产时，根据单独铸造的试样性能分成若干个等级，每一等级采用一个数字后接一字母表示，数字表示单独铸造试棒的最小，字母表示试棒的规格。例如：
灰口铁铸件，ASTM A48，30B级表示按标准ASTM A48生产的，最小抗拉强度为30千磅/英寸2（207MPa），试棒的为1.2英寸（30.5mm）。
标准述及“在生产厂和购买方达成书面协议时，要求铸件满足硬度、化学成分、、压漏、X线检验无缺陷、尺寸、等要求是必要的”。
2）机动车用铸件（ASTM A159-88）
适用于以的，在汽车、拖拉机及相关工业中使用的灰口铁。
订货合同应包括如下条款：
· 是否需要特殊热处理。
· 进行的表面。
· 所要求的表面硬化深度和。
硬度要求：
铸造厂应采取必要的控制和检验技术以保证铸件符合所规定的硬度范围，· 按ASTM E10试验方法，· 在铸件表面已经去除足够厚度的材料后测试，· 以保证硬度读数的代表性。除另有协议外，· 应采用10毫米的钢球和3000公斤负荷。在铸件上检测硬度的面积及其位置应由供需双方商定，· 并在图纸上标· 出。
牌号、硬度范围，· 采用10毫米，· 3000公斤力得到的布氏压痕直径（BID）的毫米数和冶金说明如下：
牌号 铸件的硬度范围及布氏压痕直径 说明
G4000 HB187最大
4.4BID最小或按协议
4.6—4.0BID或按协议
4.4—3.9BID或按协议
4.2—3.8BID或按协议
4.1—3.7BID或按协议 ——
珠光体——铁素体
重负荷下的制动器圆毂和离合器磨擦片的牌号与硬度要求如下：
牌号 碳，最小 的硬度及压痕直径
3.50 HB170—229 4.6—4.0BID或按协议
HB207—255 4.2—3.8BID或按协议
HB207—255 4.2—3.8BID或按协议
合金灰口铁机动车凸轮轴的牌号为G4000d，铸件硬度——按照供需双方的商定，在支撑面上测定的硬度为241-321HB。
3）铸件（ASTM A536-84）
适用于由球墨铸铁制作的铸件，这种铸铁含有球状石墨，基本上没有其他形式的石墨。
铸件牌号按“————”来表示，例如：
牌号：80-55-06
代表抗拉强度80000磅/英寸2（552MPa），屈服强度55000磅/英寸2（379MPa），延伸率6.0%（2英寸或50mm）。
铸件应进行适当的热处理，如退火、、淬火并等。
在合同或订货单中有规定时，铸件应满足硬度、化学成分、……等要求。
4）奥氏体铸件（ASTM A439-89）
适用于主要用于耐热、耐腐蚀和耐磨的奥氏体球墨铸铁件。铸件应进行、稳定性处理或退火等热处理。铸件的硬度要求如下：
性能 牌 号
D-2 D-2B D-2C D-3 D-3A D-4 D-5 D-5B D-5S
，不小于，千磅/英寸2（） 58（400） 58（400） 58（400） 55（379） 55（379） 60（414） 55（379） 55（379） 65（449）
（0.2%残余伸长），不小于，千磅/英寸2（兆帕） 30（207） 30（207） 28（193） 30（207） 30（207） … 30（207） 30（207） 30（207）
2英寸或50mm的，不小于，% 8.0 7.0 20.0 6.0 10.0 … 20.0 6.0 10
HB(3000公斤) 139-202 148-211 121-171 139-202 139-193 202-273 131-185 139-193 131-193
5）球墨铁铸件（ASTM A897M-90）
适用于需要进行等温淬火热处理的球墨铁铸件。等温淬火可以使同一铸件的不同部位或同一炉铁水铸成的不同铸件间的力学性能差异缩小。应用等温淬火热处理可以扩大在球墨铸铁件上可得到的性能范围。各牌号铸件的力学性能要求如下：
850/550/10 牌号
最小，兆帕
（50毫米）最小，%冲击能量，焦尔典型硬度， HB 850
269-321 1050
302-363 1200
341-444 1400
388-477 1600
6）高温用承压（ASTM A395 M-88）
适用于高温承压用的制造的阀门、法兰盘、管配件、泵和其他管道配件。
订货合同中应包括热处理要求。
铸件的硬度要求如下：
铸件和试样的硬度应在下列范围：
、3000kg力/10mm球，HB143-187。
7）可锻铸件（ASTM A220 M-88）
适用于从常温到400℃条件下工作的一般工程用铸件。
如果购货合同要求进行，则应说明可以接受的硬度范围，试验部位应清晰地示于附图上。
只要有可能，就应采用ASTM E10规定的布氏硬度试验方法。并且应尽量采用3000kg力/10mm球的试验条件，如果由于工件尺寸或形状不允许，则可采用1500kg力/10mm球。在不能采用的特殊情况下，可按照ASTM E18的规定，采用试验方法来代替。各级别珠光体可锻铸铁件的力学性能如下：
要求 典型硬度范围
% 典型硬度
HB 典型压痕直径
269-321 4.3-4.9
8）铁素体可锻铸铁（ASTM A47M-90）
适用于常温到400℃条件下工作的一般工程用铸件。
典型零件及硬度要求如下：
要求 典型硬度
MPa （50毫米标距），最小，% 最大硬度
HB 压痕直径
0 10 156 4.8
9）汽车用可锻铸铁铸件（ASTM A602-87）
适用于汽车工业和同类型工业产品所用的、、珠光体和级的可锻铸铁铸件。铸件应进行热处理。
铸件应实行必要的控制和检验工序以保证符合规定的硬度范围。硬度读数应按照ASTM E10，从铸件表面清除足够厚度的材料之后测取，以保证的代表性。应由供需双方协商一致并按图纸所示，确定铸件检查硬度的表面或区域。铸件力学性能如下：
牌号 硬度范围 热处理
（） 0.2%磅/英寸2
2英寸或50毫米%
百万磅/英寸2
M8501 ≤156HB
4.7-4.1BID
4.4-3.9BID
4.4-3.9BID
4.0-3.7BID
3.7-3.5BID 退火
空气淬火或液体淬火和
空气淬火或液体淬火和回火
液体淬火和回火
液体淬火和回火
液体淬火和回火
(724) 32000
10）（ASTM A532/A532M-87）
本标准适用于一组合金化的，以保证在采矿、选矿、泥土装卸和制造工业中应用时的高耐磨性。
Ⅱ级和Ⅲ级合金经常按热处理状态订货，最大硬度为400HB。
硬度测试可在铸件原始表面的任何部位进行。压痕可在铸件的原始表面上做出，或深入原始表面1/8英寸。
硬度按照下列ASTM标准规定的方法进行测试。
优先选用的方法是采用碳化钨球和3000公斤力的ASTM E10布氏试验法。
作为任选方法，可采用ASTM E18标准中的洛氏方法，采用洛氏C标尺，金刚石圆锥压头和150公斤力。采用下列公式将HRC测量值换算成HB当量值。
HB=0.363() 2-22.215(HRC)+717.8
的硬度要求如下：
级别 类别 名称 —HB（随时可以使用） 软化后
典型截面厚度英寸
，最小，HB
铸造或铸造并 淬火或淬火并消除应力 冷硬铸件最小
A Ni-Cr-HiC
25% Cr 550
400 8(200)
1（25）球径
2、硬度计在上的应用
铸造件的硬度检测首选布氏硬度计，特别是比较粗大的，只能采用布氏硬度计，并且要尽量选用3000kg力，10mm球的试验条件，当铸件尺寸较小时，也可选用。
在铸造件硬度检测方面优先选用布氏硬度计的原因在于以下两点：
a、通常组织不均匀，晶粒较大，含有的碳、硅和其他杂质也比钢材多，在不同的微小区域内或不同的点上硬度的大小会有所不同。而布氏硬度计的压头尺寸较大，压痕面积较大，可以测出某一范围内材料硬度的平均值，因此使用布氏硬度计测试精度较高，的较小，测得的硬度值更能代表工件硬度的实际状况。所以在铸造行业被广泛应用。
b、是第一位的力学性能指标，几乎所有的铸造件标准中都有关于抗拉强度的要求。而铸件的值和抗拉强度值具有非常密切的关系，二者的数值可以相互换算。
的抗拉强度可以由以下公式计算：
σb=1.82（）1.85
二者关系也可以通过查表得到。通过测试布氏硬度值可以快速、方便地得到工件的抗拉强度值。从而提高检测效率、降低试验成本。
洛氏硬度计也常用于铸铁的。凡是较细的工件，如果没有足够的面积作试验，也可以进行，对于，和，可以采用HRB或标尺，如果材质不均匀，应测出几个读数，取其平均值。
洛氏硬度计测试快速，方便，压痕小，可以直接测试成品工件，适于对的成品或半成品工件的逐件检测。
在个别情况下，一些型体较大的，不允许切割试样，也不能另外铸造用于的试验块，这时硬度检测会遇到困难。对于这种情况，常用的办法是，在铸件进行精加工之后在光洁的表面上用便携式的肖氏硬度计测试硬度。例如冶金行业广泛应用的标准中就规定要使用肖氏硬度计测试硬度。
肖氏硬度计由于采用了动态硬度检测原理，影响硬度测试结果的因素较多，测试精度远低于采用静态的测试原理的和。由于这个原因，在轧辊标准中还推荐采用一种硬度对比辊，硬度对比辊起到一个标样的作用，其是依靠切割试样的办法得到精确测试的。使用肖氏硬度计测试之后，要在对比辊上核对的检测精度。
目前，在硬度检测上里氏硬度计被广泛使用。里氏硬度计是对肖氏硬度计的改进。它也是采用动态原理，利用计算机技术实现了硬度计的小型化，电子化，使用简单方便，测试结果可方便地换算成值，因而得到广泛欢迎。
但是，同肖氏硬度计一样，里氏硬度计的精度也不高，影响测试精度的因素较多，要求工件表面具有较高的，并且缺乏权威的硬度换算表，硬度换算也会带来较大误差。因此里氏硬度计的测量结果常常被人们作为参考值在国内使用，里氏硬度计主要用于对工件硬度要求范围较宽的场合。另外，作为非正规的硬度检测方法，在中没有得到广泛认可，在国外铸造件的产 品标准中也没有被采用。在国际贸易中，里氏硬度计的测量结果不会被多数外商接受。
许多都是中大型工件、有些重达几吨，无法搬到台式的硬度计上测试。的精确主要采用单独铸造的试验棒或铸件上附带的试验块。然而，无论是试验棒还是试验块都无法完全代替工件本身，即使是同一炉铁水，铸造工艺和热处理条件也相同，因为尺寸大小的巨大差异，会造成二者加热速度，特别是不同，很难让二者具有完全相同的硬度，由于这个原因许多客户更关心和相信工件本身硬度。这样就要求有一种便携式的精确硬度计来测试硬度。
早期使用的是。这种仪器简单、方便、价廉，但是精度不高。只能在要求较低时，作为检测方法来使用。
2008年生产出一种PHB150型高精度便携式布氏硬度计。这种仪器采用剪力销精确控制试验力，试验条件F/D2=30，相当于3000kg力，10mm球。试验力误差小于1%，精度远高于和，这种仪器为铸造件的现场精确检测提供了一种新的先进手段。该仪器的测试头取下来后还可以作为使用，精度远高于现有的锤击式布氏硬度计。
6）便携式大型
2008年，研制生产了PHR系列大型，仪器最大开口宽度达500mm，可以测试厚度小于500mm的铸件，仪器重量只有8.7kg。
便携式洛氏硬度计可用于、及工件的现场精确硬度检测。其测试误并小于1.5HRC，与台式的洛氏硬度计相同，符合洛氏硬度计的国家标准。测试精度之高，可测试的工件尺寸之大，在国内外都是独一无二的。
7）便携式布洛硬度计
2008年，沈阳天星试验仪器有限公司还研制了PHBR系列便携式布洛硬度计，该仪器将的功能加到PHR系列上，使其具有布洛两种功能。该仪器有小型、大型和链式三个类型，共8种规格。仪器符合国内外关于布氏、洛氏硬度试验的标准，测试精度高，测试值不需换算就符合大多数金属零件的产品标准或图纸要求，可以解决工业领域内遇到的大多数测试问题。该仪器十分适于检测铸件硬度。
沈阳天星生产的几种，为铸造行业提供了非常重要的检测手段，使大型铸造毛坯和精加工件的精确硬度检测成为可能。仪器的测试原理符合大多数产品标准的规定。测量结果在国内外贸易中也容易得到接受。这些仪器的采用必将有助于我国铸造产品的质量提升和铸造产业的技术进步。
九、硬度的检测方法
不锈钢带的厚度大于1.2mm采用，测试HRB、硬度。厚度为0.2～1.2mm的不锈钢带采用测试HRT、HRN硬度。厚度小于0.2mm的不锈钢带，采用表面洛氏硬度计配砧座，测试HR30Tm硬度。
在不锈钢带的生产过程中，有一个十分重要的工序，这就是退火－精整处理。不锈钢的退火－精整处理通常是在机组上进行的，不锈钢带以某一速度连续运动，不锈钢带的硬度主要依靠改变运动速度或调节精整来调整。的硬度是一项十分重要的质量指标，它关系到以不锈钢带为原料的、及其他变形或非变形加工的产品质量和工作效率。如何能在不停机的条件下，在生产现场快速无损地检测的硬度，通过现场调整工艺参数保证最终产品的硬度在规定范围之内。这是不锈钢带生产，以及生产中一项亟待解决的难题。
最新生产的W－B75型较好地解决了这一问题。这种仪器有20个刻度，它采用值为90HRB的标准洛氏硬度块来校正仪器，这一被设定在仪器13～14的范围内，这种仪器可以当作一台简单的HRB洛氏硬度计来使用。它可以有效地区分退火不锈钢带的软态、1/8硬、1/4硬、1/2硬及全硬状态。仪器重量不到1kg，它象一把一样（俗称或硬度钳），在不锈钢带上掐一下即可。测试后在上只留下一个极小的压痕，这个压痕既不影响外观，又不影响使用，可认为是无损检测。整个操作过程只需要1秒钟时间。这种仪器的采用可能有效地解决不锈钢带硬度的在线检测，在线控制问题。可以有效地提高不锈钢带产品的合格率，降低不锈钢带产品硬度的，提高工厂的质量管理水平。我们相信这种新改进的W－B75型，在行业一定会受到广泛的欢迎。
十、硬度的检测方法
不锈钢板的厚度大于1.2mm采用，测试HRB、硬度。厚度为0.2～1.2mm的不锈钢板采用测试HRT、HRN硬度。厚度小于0.2mm的不锈钢板，采用表面洛氏硬度计配砧座，测试HR30Tm硬度。
在美国的金属材料标准中，关于，有一个突出的特点，就是优先采用，辅之以试验，很少采用试验，美国方面认为，维氏硬度试验主要应该用于金属研究和薄小零件的测试。中国和日本的标准都是三种硬度试验同时采用，用户可根据材料的厚度和状态以及自身条件选用其中一种来测试不锈钢材料。
日本不锈钢标准中关于和硬度试验方面的规定与中国相应标准表格相同，数值相近，这里能看到中国标准参照采用日本标准的痕迹。
在不锈钢硬度检测方面，是一个值得优先采用的仪器，它设备简单，易于操作，无需专业检验员，可以直接读出，试验效率高，十分适合工厂使用。
关于采用洛氏硬度计进行不锈钢硬度的检测，在不锈钢标准中一般只规定了和HRB两个标尺。对于退火的不锈钢材料，一般都对应于每一个牌号的不锈钢品种规定了硬度值应不大于某一个HRB值，一般在88－96HRB范围内。而对于淬火的不锈钢，一般都对应于每一个牌号的不锈钢品种，规定了硬度值不小于某一个HRC值，一般在32－46HRC范围内。
在不锈钢标准中只规定了采用HRB和HRC标尺。其实也完全可以应用于检测不锈钢。因为它的原理与洛氏硬度计完全相同，只是试验力较小而已。并且其可以很方便地换算成HRB、或者、HV。相应的换算表在本公司的网站中可以找到，这些换算表来源于美国标准ASTM或国际标准ISO。对于薄壁细不锈钢管、薄、薄、细等，采用表面洛氏硬度计会非常方便。特别是本公司最新研制的、管材，可以对薄至0.05mm的不锈钢板、不锈钢带以及细至￠4.8mm的不锈钢管进行快速、准确的硬度检测，使得过去在国内难以解决的问题迎刃而解。
下面分别介绍各种不同形状不锈钢的硬度检测方法。
1、不锈钢板、不锈钢带
包括和。厚度大于1.2mm的不锈钢板或的采用洛氏硬度计，测试HRB、硬度。厚度在0.2～1.2mm 的不锈钢板或不锈钢带采用测试HRT或HRN硬度。厚度小于0.2mm的不锈钢板或不锈钢带，采用表面洛氏硬度计配合点砧座，测试HR30Tm硬度。对于厚度0.3～13mm的退火不锈钢板、不锈钢带，也可以采用W-B75型，这种仪器测试非常快速简便，十分适于对退火不锈钢材料进行快速合格检验。
2、不锈钢管
不锈钢管包括接焊不锈钢管和不锈钢管。大于￠30mm，壁厚大于1.2mm的不锈钢管，采用，测试HRB、硬度。内径大于￠30mm，壁厚小于1.2mm的不锈钢管，采用，测试HRT或HRN硬度。内径小于￠30mm，大于￠4.8mm的不锈钢管，采用管材专用洛氏硬度计，测试HR15T硬度。当管材内径大于￠26mm时，还可以用洛氏或表面洛氏硬度计测试管材内壁的硬度。对于内径在￠6.0mm以上，壁厚在13mm以下的退火，可以采用W－B75型，它测试非常快速、简便，适于对不锈钢管材做快速无损的合格检验。
对于直径小于￠50的不锈钢棒可以采用，测试HRB或HRC硬度。
对于直径大于2.0mm的不锈钢丝，可以采用测试HRT或HRN硬度。