鋁合金板材的硬度檢測(cè)方法
鋁合金板材的硬度值可用于鑒定熱加工工序的性能、冷加工的變形程度和熱處理狀態(tài)是否正確等。
鋁合金板材有帶包鋁層和不帶包鋁層兩種。帶包鋁層的表面可以明顯提高材料表面防腐能力，飛機(jī)蒙皮和結(jié)構(gòu)鈑金零件大量采用帶包鋁層的鋁合金板材。其實(shí)所謂不帶包鋁層的，有些高強(qiáng)鋁合金還采用工藝包鋁加工辦法，制樣時(shí)應(yīng)注意。
硬度檢測(cè)時(shí)對(duì)帶包鋁和不帶包鋁層合金板的硬度檢測(cè)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
1. 不帶包鋁層鋁合金板的硬度檢測(cè)
1）布氏硬度檢測(cè)法
這是最準(zhǔn)確常規(guī)的檢測(cè)方法。
根據(jù)板材厚度推薦如下檢測(cè)條件，見(jiàn)表1：
表1 根據(jù)板材厚度推薦如下檢測(cè)條件
2）韋氏和巴氏硬度檢測(cè)法
韋氏和巴氏法是近些年引進(jìn)的硬度檢測(cè)方法。它們的特點(diǎn)都屬于小型便攜式硬度計(jì)，適用測(cè)量鋁合金板材。特別適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)考核工藝、建材施工地、倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)等。對(duì)于經(jīng)組裝不可分離組件，用巴克爾GYZJ 934-1型硬度計(jì)測(cè)量鈑金件的硬度值是有效的。
檢測(cè)鋁合金板材，韋氏法適用于HW 4~HW 17范圍內(nèi)，相當(dāng)于布氏硬度值42~120 HBS。高于120 HBS的板材可選用韋氏W-B75型硬度計(jì)或巴氏硬度計(jì)檢測(cè)。
3）洛氏及表面洛氏硬度檢測(cè)法
在檢測(cè)鋁合金板材硬度時(shí)，國(guó)外資料介紹有用HRB、HRE、HR15T的。從技術(shù)上分析，HRB、HRE、HR15 T、HRF標(biāo)尺的適用范圍對(duì)應(yīng)于鋁合金板材的硬度值范圍是相適應(yīng)的（見(jiàn)表2）超硬鋁合金板（CS態(tài)）可用HRB和HR15 T標(biāo)尺。硬鋁合金板（CZ、CS態(tài)）可用HRF和HRE。HRH則適于測(cè)中等或中上等硬度的鋁合金板。
表2 鋁合金洛氏硬度與布氏硬度對(duì)照表
我國(guó)在測(cè)定鋁合金板的硬度檢測(cè)中，開(kāi)發(fā)了洛氏標(biāo)尺HRB、HRE、HRH、HRF和HR15T的應(yīng)用，有利于涉外加工、引進(jìn)技術(shù)和技術(shù)交流等。
2. 包鋁合金板的硬度檢測(cè)
包鋁合金板的硬度檢測(cè)，目前尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
美國(guó)波音公司《BBS 7221硬度試驗(yàn)》技術(shù)資料中，對(duì)2024和7075合金鋁板硬度檢測(cè)介紹。
實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)供參考，見(jiàn)表3。
表3 2024和7075合金硬度表
加拿大航公司《MPS 168-13 金屬硬度試驗(yàn)》技術(shù)資料中，對(duì)鋁板的硬度值檢測(cè)作了更為詳細(xì)介紹。對(duì)2024鋁合金包鋁板有如表4數(shù)據(jù)介紹。
表4 2024合金硬度表
從以上資料中看出，國(guó)外早已應(yīng)用洛氏硬度HRE和HRH標(biāo)尺檢測(cè)包鋁合金板硬度，我國(guó)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(cè)包鋁合金板時(shí)參考。
在應(yīng)用HRE和HRH測(cè)定包鋁合金板硬度時(shí)，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(duì)可熱處理強(qiáng)化鋁合金板規(guī)定：板材厚度為0.5~1.6 mm時(shí)，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(shí)，不得小于板材總厚度的2%。其次，對(duì)在包鋁板上和去掉包鋁板上測(cè)定硬度，在積累分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)硬度示值指標(biāo)分別作出了規(guī)定。
帶包鋁板和不帶包鋁板通過(guò)HRE、HRH硬度檢測(cè)，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(yàn)”介紹，在帶包鋁層表面測(cè)得的HRE值比在去除包鋁層測(cè)得的HRE值最大相差HRE 15個(gè)單位，HRH則相差達(dá)14個(gè)單位。
通過(guò)試驗(yàn)得到差異值的規(guī)律關(guān)系，分別對(duì)帶包鋁和不帶包鋁的HRE和HRH作出硬度值≥××的合格界限規(guī)定。這是對(duì)包鋁板硬度檢測(cè)引進(jìn)消化，尋求建立一種包鋁板檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。
有資料介紹，表面洛氏HR 15T檢測(cè) 1.2 mm以下鋁合金包鋁板也是可行的。
國(guó)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(jiàn)的痕跡），允許用HR15T標(biāo)尺，即表面洛氏硬度，檢測(cè)力為147 N(15 kgf)，壓頭為1.588 mm鋼球。
國(guó)內(nèi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明：2024—T3 0.3mm包鋁板，要求HRE≥90，因?yàn)樘?，不宜用HRE檢測(cè)，實(shí)測(cè)用HR 15T，結(jié)果為80.81HR 15T。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jì)進(jìn)行硬度檢測(cè)。