复合板界面的维氏硬度试验方法.pdf

第1期(总第182期)
机械工程与自动化
2014年02月
MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION
文章编号:1672-6413(2014)01-0109-03
复合板界面的维氏硬度试验方法
杨碧芸
(西部钛业有限责任公司,映西西安710201)
摘要:随着复合板被广泛应用,其カ学及工艺性能检验也日淅成熟。针对GB/T6396《复合钢板カ学及工艺
性能试验方法》中的硬度章节做了相关的小负荷维氏硬度试验,从而得出以下结论:要根据复材和基材的不
同选用合适的试验力及试验位置,以硬度压痕不产生严重的变形为有效的试验结果;试样的表面必须平滑,
用相应的腐蚀液腐蚀以显示分界线,但不能腐蚀过重,否则硬度压痕也会产生严重的变形。
关键词:复合板界面;小负荷维氏硬度;硬度压痕
中图分类号:TG115.5t1:TB33
文献标识码:A
引言
试验选用不锈钢/碳素钢(304/Gr70)为试验材
复合板被广泛应用在电建、石化、医药、轻工、汽车料,材料的热处理状态为退火态,尺寸为10mm
等行业,尤其是在压力容器的制造中。复合板发展至15mm×25mm。10mnX15m的表面依次用由粗
今已形成多种产品,如钛及钛合金复合材、不锈钢/钢到细的各号砂纸磨制,然后抛去试样上的磨痕以达镜
复合材、有色金属及其合金复合材、三层复合材等。复面,且无磨制缺陷,经体积分数为4%的硝酸酒精溶液
合的方法通常有爆炸复合、轧制复合等。目前复合板轻度浸蚀,显示分界线。浸蚀的时间不能过长,以免界
的力学及工艺性能检验已日渐成熟,主要包括硬度试线处出现台阶,分界线在400倍下看清即可。试验设
验、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验等项目。国内的产品备采用40IMVD维氏硬度计。试验负荷选用
标准主要有JB4733-1996《压力容器用爆炸不锈钢复合1.961N,载荷保持时间30s。在同一试样的同一断面
钢板》、GB/T8547-2006《钛一钢复合板》、GB/T8165
上进行了3组不同位置的小负荷维氏硬度测试,3组
2008《不锈钢复合钢板和钢带》等等。在这些产品标准的测试部位分别是:①复材、结合区、基材;②复材、界
中均引用了GB/T6396《复合钢板力学及工艺性能试验线两侧(两个硬度压痕相邻)、基材;③复材、界线两侧
方法》,本文针对维氏硬度这一章节的试样、试验设备和(两个硬度压痕不相邻)、基材。硬度测试位置如图
试验要求及试验方法进行了更深一步的探索。
所示,其中,*表示硬度压痕。
试验材料及方法
维氏硬度试验原理是:将顶部两相对面夹角为136
的正四棱锥体金刚石压头用规定的试验力压人试样表
第组
面,经一定的保持时间后卸除试验力,试验力与试样表
率率率率率率率率
面的压痕表面积之比即为维氏硬度。在实际操作中测量
第
压痕对角线长度,取平均值,按下式计算出继氏硬度值:
第
2F·si
F
复材结合区基材
HV==0.102
0.1891
图1爆炸复合板维氏硬度测试位置
其中:S为压痕表面积,mm2;F为试验力,N;d为两压2结果与分析
痕对角线长度d1和d2的算术平均值,mm。
表1为第1组试验数据,表2为第2组的试验数
收稿目期:2013-06-24;修回日期:2013-07-10
作者简介:杨碧芸(1982-),女,陕西宝鸡人,助理工程师,本科,主要从事钛管材质量检验和质量管理
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机械工程与自动化
2014年第1期
据,表3为第3组的试验数据
计算其中结合区D,点的两组压痕对角线长度之差
对于3组不同位置的小负荷维氏硬度测试试验,(2.92m)和两者的平均值(37.54m),比较发现对
每一组都分别对复材区、界线结合区、基材区选取相成角线长度之差超过对角线平均值的5%,计算D2点数
点进行压痕测试,并且测量出每个压痕的两组对角线据也可以得出相同的结论,说明压痕对角线发生变形
长度,最后计算出维氏硬度值。
如果是规则的压痕,则有可能是材料的各向异性造成
表1第1组试验数据
的,例如经过严重冷加工变形的材料。但是在不锈钢/
复材区压痕数据
碳素钢复合板的结合区并不是这种情况,试样浸蚀后,
3个压痕点
微观可以清楚地显示结合区呈波状结合形态,如图2
对角线d1(m)
41.08
11.68
对角线d2(gm)
所示,这是由于爆炸复合中,金属间高速碰撞,巨大的
HVO. 2
209.5
219.1
224.6
压力和剪切作用使结合区基复板发生强烈的塑性变
结合区压痕效据
3个压痕点
形,组织呈流线特征;从图2中还可以看出基材一侧组
对角线d:(m)
39.8
40.23织显著拉长,这样就使硬度压痕在此区域发生了严重
对角线d2(mn)
36.08
36.09
的变形,如图3所示。在日常工作中如果遇到这种情
HV0.2
262.1
257.5
235.9
基材区压痕数据
况,则放弃此压痕,再重新寻找合适的位置,继续进行
3个压痕点
相同的试验,可笔者认为这样做并不能真实地反映出
对角线ad1(m)
44.59
43.75
结合区的维氏硬度值,因此继续倣了第2组和第3组
对角线d2(Pm)
45.30
43.55
44.36
HVO. 2
183.6
194.7
178.2
试验。
表2第2组试验数据
结合区
复材
复材区压複数据
3个压痕点
43.31
44,19
对角线d2(m)
42,88
16、27
43、17
HVO. 2
199.7
181.3
194.4
界线两侧相邻压痕数据
图2复合交界处波形
2个压痕点
D1(靠近复材)
D2(靠近基材)
对角线d1(m)
49.41
基材
对角线dz(m)
0,08
47.34
HV0.2
235.9
158.5
基材区压痕数据
个压痕点
复材
对角线d1(gm)
44,04
45,83
47.70
对角线d2(am)
45.16
46.61
(a)200×
(b)500X
HV0.2
179,1
166,8
图3维氏硬度压痕
表3第3组试验數据
通过第2组试验数据可以看出复材靠近界线处硬
复材区压痕数据
度值有明显的升高,而基材靠近界线处硬度值与基材
3个压痕点
的硬度值相比变化不是很明显,硬度值有所降低。这
对角线d1(Pm)
44,01
42,81
43,12
对角线dl2(atn)
43.67
42.28
42.63
说明热处