上海某新材料集團(tuán)準(zhǔn)備研究一款新型的鋁合金產(chǎn)品。由于涉及到工藝參數(shù)的質(zhì)量控制問題，他們需要對(duì)其材料的硬度進(jìn)行精準(zhǔn)把控。巴氏硬度檢測(cè)方法是檢測(cè)軟質(zhì)金屬硬度的重要方法，也是目前國(guó)際組織之間較為認(rèn)可的檢測(cè)方法。該集團(tuán)負(fù)責(zé)人找到我們時(shí)想以技術(shù)咨詢的合作方式，要求我們制定一套完整的金屬材料的巴氏硬度檢測(cè)方案。由于該方案具有典型的普遍性，我們?cè)诖四贸鰜砼c大家分享一下。

一、了解檢測(cè)需求

在充分溝通以后，我們了解到該集團(tuán)對(duì)金屬材料的巴氏硬度測(cè)定方法不甚了解。之前他們的技術(shù)工程師一直都是參考的GB/T 3854規(guī)定的方法來檢測(cè)，不過GB/T 3854規(guī)定的增強(qiáng)塑料材料的檢測(cè)方法，在硬度計(jì)的校準(zhǔn)問題上總是不能達(dá)到他們的要求。此外，他們還需要通過間接檢驗(yàn)的方式，對(duì)金屬量值溯源，也就是可以根據(jù)GB/T 4340. 3—2012中第5章的規(guī)定，采用標(biāo)準(zhǔn)塊在標(biāo)準(zhǔn)維氏硬度機(jī)上先標(biāo)定出其維氏硬度值（HV） ， 然后再通過換算表，計(jì)算出巴氏硬度值（HBa） 。

二、參考資料分析

其實(shí)，巴氏硬度確實(shí)在玻璃鋼產(chǎn)品檢測(cè)中較為常見。因此目前可供參考的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也只有GB/T 3854-2005《纖維增強(qiáng)塑料巴氏 (巴柯爾) 硬度試驗(yàn)方法》一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，但是該標(biāo)準(zhǔn)主要是用來測(cè)定類似玻璃鋼制品的增強(qiáng)塑料的巴氏硬度。雖然規(guī)定了非增強(qiáng)塑料及其制品也可參考該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，但是如果巴氏硬度少于20的材料則不適用該標(biāo)準(zhǔn)。

三、問題難點(diǎn)分析

根據(jù)該集團(tuán)的需求，我們梳理總結(jié)到了三點(diǎn)：

1.鋁合金等金屬材料的巴氏硬度沒有明確參考標(biāo)準(zhǔn)。

2.鋁合金采用硬度計(jì)直接測(cè)定方法，硬度計(jì)如何檢驗(yàn)及校準(zhǔn)？

3.采用間接維氏硬度換算巴氏硬度，應(yīng)該如何檢測(cè)？

四、解決方案

1.對(duì)于鋁合金等軟質(zhì)金屬材料的巴氏硬度測(cè)定方法，直接檢驗(yàn)的話，可供參考還是要以GB/T 3854給出的方法作為參考。間接檢驗(yàn)可以參考GB/T 4340. 3的給出的方法進(jìn)行檢測(cè)。

2.巴氏硬度直接檢驗(yàn)時(shí)，溫度要求一般需要在（10~35） ℃之間進(jìn)行。重點(diǎn)的硬度計(jì)檢測(cè)及校準(zhǔn)方案如下

（1）檢測(cè)方案

檢測(cè)前，硬度計(jì)調(diào)校法方法如下：

a)施加試驗(yàn)力時(shí)，壓針的移動(dòng)靈活，無摩擦及卡滯現(xiàn)象；

b)模擬式指示裝置的指針靈敏，無跳動(dòng)和卡滯現(xiàn)象，數(shù)字式指示裝置的顯示清晰、完整、連續(xù)和穩(wěn)定；

c)壓針尖端位于壓針筒小孔的中心，無目視可見的偏移；

d)將硬度計(jì)放置在磨平的鋼板上，平穩(wěn)地對(duì)機(jī)架施加壓力，將壓針伸出部分全部壓入壓針筒內(nèi)，

使壓針筒底面緊壓在鋼板上時(shí)，壓針筒底面與鋼板之間無可見的光隙。

（2）校準(zhǔn)方案

a)鋼板：校準(zhǔn)的項(xiàng)目主要是測(cè)量范圍上限值，要求為寸為（150×150×10） mm， 試驗(yàn)面的平面度不大于 0.01 mm， 試驗(yàn)面的表面粗糙度不大于 0.3 μm， 硬度值不低于 60 HRC。

b)數(shù)顯千分尺、 專用夾具：校準(zhǔn)的項(xiàng)目為測(cè)量指示裝置。要求為測(cè)量范圍（0～25） mm；分度值不大于 0.001 mm。

c)工具顯微鏡：校準(zhǔn)的項(xiàng)目為壓針圓錐角和壓針頂端平面直徑。要求為測(cè)角最大允許誤差： ±1′；測(cè)長(zhǎng)最大允許誤差： ±5μm。

d)表面粗糙度比較樣塊：校準(zhǔn)的項(xiàng)目為壓針表面粗糙度 ，要求為實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值的最大允許偏差： +12%～

－17%

e)維氏硬度計(jì)( HV1) :校準(zhǔn)的項(xiàng)目為壓針硬，要求為硬度示值最大允許誤差： ±5%

d)標(biāo)準(zhǔn)巴氏硬度塊 :校準(zhǔn)的項(xiàng)目為硬度計(jì)示值誤差及示值重復(fù)性，要求為如下表

3.巴氏硬度間接換算法理論上需要在完成直接檢驗(yàn)以后才能進(jìn)行，而且間接檢驗(yàn)周期不應(yīng)該超過12個(gè)月。間接檢驗(yàn)的重點(diǎn)就是標(biāo)準(zhǔn)塊的制造以及換算表，具體介紹如下

（1）標(biāo)準(zhǔn)塊

間接檢驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)塊，必須要求具有均質(zhì)性、 組織穩(wěn)定性和硬度的均勻性。這里分兩點(diǎn)，一點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)塊要滿足貴的幾何尺寸及技術(shù)要求，第二點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)塊要滿足硬度范圍和硬度均勻度的要求。

a)幾何尺寸及技術(shù)要求

b)硬度范圍和硬度均勻度

（2）換算表

上面，我們也說了，采用維氏硬度間接檢驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 4340. 3—2012中第5章的規(guī)定檢測(cè)即可。其中最關(guān)鍵的換算表，具體參考如下

六、方案反饋

目前，金屬材料巴氏硬度的測(cè)定難點(diǎn)主要集中在硬度計(jì)的檢測(cè)及校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)塊標(biāo)定這兩點(diǎn)問題上。該方案很好的將這兩個(gè)問題進(jìn)行了闡明。客戶在收到方案時(shí)，也表示極度認(rèn)可。