鋁合金板材的硬度檢測方法(2)
2. 包鋁合金板的硬度檢測
包鋁合金板的硬度檢測，目前尚無國家標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
蓋波音公司《BSS 7221 硬度試驗》技術(shù)資料中，對2024和7075合金鋁板硬度檢測介紹。
實測數(shù)據(jù)供參考，見表3。
表3 2024和70合金硬度表
合金狀態(tài) | 去包鋁層 | 帶包鋁層 | ||
HRB | HRE | HRB | HRE | |
2024—T4 厚：4.83 mm | 79.2～79.8 | 102.8～103.2 | 49.7～50.3 | 88.0～89.8 |
7075—T6 厚：3.18 mm | 91.5～92.0 | 108.5～109.0 | 71.5～72.0 | 97.0～99.5 |
加拿大航空公司《MPS 168—13金屬硬度試驗》技術(shù)資料中，對鋁板的硬度值檢測作了更為詳細(xì)介紹。對2024鋁合金包鋁板有如表4數(shù)據(jù)介紹。
表4 2024合金金硬度表
合金狀態(tài) | 規(guī)格/mm | 洛氏硬度值 | |
最小值 | 最大值 | ||
2024—O 2024—T36 2024—T36 2024—T3 2024—T4 | 所有 包鋁板≤1.60 包鋁板>1.6 包鋁板≤1.60 包鋁板1.63～2.3 | — HRH 111 HRH 110 HRE 90 HRE 93 | HRH 90 — — — — |
2024—T3或T4 2024—T3或T4 2024—T3或T4 2024—T3或T4 2024—T3或T4 | 包鋁板2.31～2.54 包鋁板2.55～3.175 包鋁板3.176～4.064 包鋁板4.065～4.826 所有不包鋁產(chǎn)品 | HRH 108 HRH 105 HRH 103 HRH 101 HRB 69 | — — — — — |
從以上資料中看出，國外早已應(yīng)用洛氏硬度HRE和HRH標(biāo)尺檢測包鋁合金板硬度，我國現(xiàn)已有HRE、HRH標(biāo)準(zhǔn)，上列數(shù)據(jù)可供應(yīng)用HRE、HRH標(biāo)尺檢測包鋁合金板時參考。
在應(yīng)用HRE和HRH測定包鋁合金板硬度時，應(yīng)注意其適用性。一是應(yīng)注意包鋁層厚度的影響和規(guī)律。GB/T 3880—1997對可熱處理強化鋁合金板規(guī)定：板材厚度為0.5～1.6 mm時，每面包鋁不得小于板材總厚度的4%；板材厚度>1.6～10.0 mm時，不得小于板材厚度的2%。其次，對在包鋁板上和去掉包鋁板上測定硬度，在積累分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對硬度示值標(biāo)分別作出了規(guī)定。
帶包鋁板和不帶包鋁板通過HRE、HRH硬度檢測，結(jié)果肯定是有差異的，加拿大航空公司“MPS—13金屬硬度試驗”介紹，在帶包鋁層表面測得的HRE值比在去除包鋁層測得的HRE值最大相差HRE15個單位，HRH則相差達(dá)14個單位。
通過試驗得到差異值的規(guī)律關(guān)系，分雖對帶包鋁和不帶包鋁板的HRE和HRH作出硬度值≥**的合格界限規(guī)定。這是對包鋁板硬度檢測引進(jìn)消化，尋求建立一種對包鋁板檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法。
有資料介紹，表面洛氏HR 15T檢測1.2 mm以下鋁合金包鋁板也是可行的。
國外有資料引證，薄鋁板原要求用HRE標(biāo)尺，由于有鉆穿效應(yīng)（即壓痕深度h不能滿足試樣最小厚度t應(yīng)大于10倍h的要求，且試樣背面有肉眼可見的痕跡），允許用HR 15T標(biāo)尺，即表面洛氏硬度，檢測力為147 N（15 kgf），壓頭為1.588 mm鋼球。
國內(nèi)有試驗數(shù)據(jù)證明：2024—T3 0.3 mm包鋁板，要求HRE≥90，因為太薄，不宜用HRE檢測，實測用HR 15T，結(jié)果為80.81HR 15T。實驗驗證：HRE 90換算為HR 15T 78.5關(guān)系成立。因此，薄包鋁合金板（1.2 mm以下的）可用HR 15T表面洛氏硬度計進(jìn)行硬度檢測。
部分鋁合金常溫型布氏硬度值參見表4.
表4 部分鋁合金常溫典型布氏硬度值
牌號
布氏硬度 狀態(tài) | O (M) | HX 2 (Y4) | HX 4 (Y2) | HX 6 (Y1) | HX 8 (Y) | T4 (CZ) | T 6 (CS) |
1100(L 5—1) 5 A02(LF 2) 5 A03(LF3) 5056(LF 5—1) 3 A21(LF 21) 2 A(LY 1) 2 A04(LY4) 2A11(LY11) 2A12(LY12) 6A02(LD 2) 2A14(LD 10) 6061(LD 30) 7A03(LC 3) 7A04(LC 4) 7A09(LC 9) 7A10(LC 10) | 23 47 58 65 28 — — 45 47 30 45 30 — — 60 — | 28 60 67 — 35 — — — — — — — — — — — | 32 68 73 — 40 — — — — — — — — — — — | 38 73 78 — 47 — — — — — — — — — — — | 44 77 80 105 55 — — — — — — — — — — — | — — — — — — 115 105 — 160 105 165 — — — — | — — — — — 70 — — 120 196 135 205 150 150 150 130 |
鋁材織構(gòu)的判定
應(yīng)用小負(fù)荷維氏硬度計作壓印檢測，隨后觀察壓痕形態(tài)，可判定材料組織是否存在織構(gòu)。例如純鋁板帶材，由于軋制工藝不當(dāng)，有時板帶材產(chǎn)生各向異性（即織構(gòu)），在隨后深沖成制品時，造成產(chǎn)品出現(xiàn)“四角”即“制耳”，為了改進(jìn)工藝提高產(chǎn)品品質(zhì)，在沒有X射線衍射儀的情況下，采用硬度試驗法，可定性而簡易地測定鋁板帶材是否存在織構(gòu)。其方法為，在鋁材上作小負(fù)荷維氏壓印，隨后觀察壓痕形態(tài)特征，在與深沖試驗作反復(fù)對照后，有如下結(jié)論：當(dāng)退火后的板帶材試樣，無結(jié)構(gòu)組織時，壓印保持正方形規(guī)則形態(tài)，四邊無凸凹現(xiàn)象，深沖后無“四角”或很小。當(dāng)退火板材試樣有結(jié)構(gòu)時，正方形壓痕的四邊向內(nèi)凹沖制時“四角”產(chǎn)生的帶材的縱橫兩個方向上。當(dāng)冷加工試樣有織構(gòu)時，正方形壓痕的四邊向外凸，制耳的“四角”產(chǎn)生的帶材的45°方向上。利用這種方法監(jiān)控產(chǎn)品品質(zhì)，簡易而有實效。
另外，在電池（1#）外殼鋅餅塊的硬度檢測中，也會有類似情況出現(xiàn)。電池鋅餅塊通常是用布氏硬度檢測，在測試過程中如發(fā)現(xiàn)鋼球壓痕呈橢圓形，兩個垂直方向測試的壓痕直徑有明顯差異時，也反映出材料存在織構(gòu)問題，也會在沖制電池筒（殼）時產(chǎn)生制耳。