硬度计在冷轧薄钢板、钢带的硬度检测及应用
冷轧薄钢板，简称冷轧钢板、冷轧薄板、冷轧板、冷板等。它还包括不锈钢板、弹簧钢板、硬钢片、镀锌板、镀锡板、镀铝板等。冷轧薄钢带，简称冷轧钢带、冷轧带钢、钢带、带钢、薄钢带、冷轧卷等。还包括不锈钢带、镀锌钢带、镀锡钢带等。
冷轧薄钢板、钢带（以下简称冷轧薄板）主要用于零件的冲压加工，而冷轧薄板的力学性能十分重要，它直接关系到板材的冲压性能。冷轧薄板是以不同的热处理状态分级的，不同硬度的材料，用于不同的加工方法，国家标准GB/T 13237-1991《上等碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带》将冷轧薄板大致分为三级，P级用于普通冲压，S级用于浓度冲压，Z级用于*浓度冲压。中国冶金标准YB/T 5059-1993《低碳钢冷轧钢带》将薄钢板按硬度分为五级，即：TR（特级）、R（软）、BR（半软）、DY（低硬）和Y（冷硬）。其实通过一定的冷轧变形程度和冷轧后热处理的恰当配合，可以在广泛的范围内满足用户关于材料力学性能方面的要求。冷轧薄板根据用户加工上的要求可以分成更多的级别。例如：日本工业标准JIS G3141-1996《冷轧碳素钢钢板和钢带》的分类除分为一般用（spcc）、冲压用）(spcd)和深冲压用（spce）三类外，还细分为退火、标准调质、1/8硬、1/4硬、1/2硬、全硬等级别。
在冷轧薄板力学性能的检测方面，一些标准只规定了拉伸试验，另一些标准除拉伸试验外还规定了硬度试验。
中国标准GB/T世界13237-1991就只规定了拉伸试验，技术要求如表一所示：
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牌号
|
抗拉强度/MPa
|
伸长率不小于
|
|
拉延级别
|
|
Z
|
－S和P
|
Z
|
S
|
P
|
|
08F
|
275~365
|
275~380
|
34
|
32
|
30
|
|
08,08Al,10F
|
275~390
|
275~410
|
32
|
30
|
28
|
|
10
|
295~410
|
295~430
|
30
|
39
|
28
|
|
15F
|
315~430
|
315~450
|
29
|
28
|
27
|
|
15
|
335~450
|
335~470
|
27
|
26
|
25
|
|
20
|
355~490
|
335~500
|
26
|
25
|
24
|
|
25
|
——
|
390~540
|
——
|
24
|
23
|
|
30
|
——
|
440~590
|
——
|
22
|
21
|
|
35
|
——
|
490~635
|
——
|
20
|
19
|
|
40
|
——
|
510~650
|
——
|
——
|
18
|
|
45
|
——
|
530~680
|
——
|
——
|
16
|
|
50
|
——
|
540~715
|
——
|
——
|
14
|
日本标准JIS G3141-1996《冷轧碳素钢钢板和钢带》（该标准中包含了冷轧薄钢板和钢带）规定了拉伸试验，也规定了硬度试验，该标准的力学性能要求如下：
表二：标准调质和退火的钢板、钢带的拉伸试验质
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牌号
|
抗拉强度/MPa 不小于
|
伸长率/%不小于
|
试样
|
|
按以下公称厚度/mm
|
|
>=0.25
|
0.25<0.40
|
0.40<0.60
|
0.60<1.0
|
1.0<1.6
|
1.6<2.5
|
>=2.5
|
|
SPCC
SPCD
SPCE
|
(270)
270
270
|
(32)
34
36
|
(34)
36
38
|
36
38
40
|
37
39
41
|
(38)
40
42
|
39
41
43
|
5号试样轧制方向
|
表三：标准调质和退火的钢板、钢带的硬度值。
|
调质区分
|
符号
|
硬度*大
|
|
HRB
|
HV
|
|
退火
|
A
|
57
|
105
|
|
标准调质
|
S
|
65
|
115
|
注：厚度小于0.6mm的钢板和钢带，原则上不进行拉伸试验。
表四：1/8硬、1/4硬、1/2硬和全硬材料的拉伸试验值勤。
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调质区分
|
符号
|
抗拉强度/MPa
|
伸长率/%*小
|
试样
|
|
1/8硬
|
8
|
294～410
|
25
|
5号试样轧制方向
|
|
1/4硬
|
4
|
370～490
|
10
|
|
1/2硬
|
2
|
440～590
|
——
|
|
硬
|
1
|
>=550
|
——
|
表五：1/8硬、1/4硬、1/2硬和全硬状态的硬度值。
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调质区分
|
符号
|
HRB
|
HV
|
1/8硬
1/4硬
|
8
4
|
50~71
65~80
|
95~130
115~150
|
1/2硬
硬
|
2
1
|
74~89
≥85
|
135~185
≥170
|
注：HRB和HV，仅选用其中之一。
英国标准BS 1449/1.9-1991《厚板、薄板和钢带**部分：碳素钢和碳锰钢厚板、薄板和钢带——具有成形性能的冷轧窄钢带技术条件》对冷轧板分级为CS1（铝**稳定化超深冲）、CS2（超深冲）、CS3（深冲）、CS4（折边）、CS15（商品级）。这项标准的力学性能要求如表六所示：
表六：钢材交货时的力学性能
轧制状态和
级别
|
退火（A）或平整冷轧（SP）
状态
|
硬度
HV1)2)
*大
|
屈服强度Re1)/MPa
*小
|
抗拉强度Rm1)/MPa
*小
|
伸长率A1)/%*小
|
弯心直径1)
（180°弯曲）
|
|
原始标距LO
|
|
50mm
|
80mm
|
|
CS1
|
A
|
95
|
140
|
270
|
38
|
（36）
|
0a
|
|
|
SP
|
105
|
140
|
270
|
36
|
（34）
|
0a
|
|
CS2
|
A
|
95
|
140
|
270
|
36
|
（34）
|
0a
|
|
|
SP
|
100
|
140
|
270
|
36
|
（34）
|
0a
|
|
CS3
|
A
|
100
|
（140）
|
（280）
|
（34）
|
（32）
|
0a
|
|
|
SP
|
110
|
（140）
|
（280）
|
（34）
|
（32）
|
0a
|
|
CS4
|
A
|
105
|
（140）
|
（280）
|
—
|
—
|
0a
|
|
|
SP
|
115
|
（140）
|
（280）
|
—
|
—
|
0a
|
注：1）窄钢带交货应符合，或者硬度和弯曲试验，或者拉伸和弯曲试验，但硬度和拉伸试验不应同时进行。
2） 对于SP（平整冷轧）状态，与镀层精整（PL）或镜面光洁度（MF），或以“无拉伸痕”交货的钢材组合，*大硬度可以提高5个HV或抗拉强度可以提高20MPa。
3） 牌号CS2、CS3和CS4的硬度值仅适用于沸腾钢。
如上所述冷轧薄板的力学性能可以通过拉伸试验来检测，也可以通过硬度试验来检测。由于硬度试验设备简单、易于掌握，试验效率高，并且金属硬度与强度之间有一定的对应关系，所以硬度检测是确定材料力学性能的更方便的方法。冷轧薄板的硬度检测可以用于冷轧板生产过程的质量控制，更适于生产冲压产品的厂家对原材料进行力学性能的复检。
日本工业标准JIS G3141-1996规定的硬度试验是洛氏硬度HRB和维氏硬度HV。维氏硬度试验用于冷轧薄板毫无总是洛氏硬度HRB却不适用于测试薄板材料。因为当板材厚度小于2mm时，测试HRB硬度可能会因为发生“测砧效应”而使测量的硬度值失准。对于薄板材料，可以测试表面洛氏硬度HRN或HRT，然后换算成HRB或HV硬度。
目前冷轧薄带材料正在向超薄方向发展，据报道，上海宝钢已扎制出厚度为0.08mm的冷轧薄板带材。采用本所生产的PHR-1S型表面洛氏硬度计，配一个金刚点砧座，就可测试薄至0.05mm冷轧薄板���材料的硬度。
这种应用完全可以取代维氏硬度计，使冷轧薄板材料的力学性能检测实现快速、简便、经济