一种低硬度值标准布氏硬度块的制备方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种低硬度值标准布氏硬度块的制备方法。

背景技术

硬度块是力学计量中应用最广、涉及领域最多的计量标准。校准用的硬度块（标准块）可以检定硬度计工作时的误差是否在国际标准中规定的范围内。每个硬度块上均刻有序列号，可保证其国际标准的追溯性。硬度标准块均采用优质材料制成，可保证硬度值的可靠性和稳定性。

近几年，我国和各工业国家(美国、德国、英国、日本等)成立了相应的硬度计量组织机构，先后制定了布氏、洛氏、维氏、努氏、肖氏和里氏等硬度计量方法及计量仪器、压头和标准硬度块等一系列计量标准和法规，奠定了硬度计量技术的基础。但是，随着应用技术的发展，存在很多急需解决的问题。在2009年6月25日发布的GB/T 231.1-2009布氏硬度试验（2010年4月1日实施）中，可以看到目前的标准布氏硬度块还有很多不能覆盖的硬度标尺，还存在很多不能量传的布氏硬度，例如：

硬度范围：（100～150）HBW10/3000布氏硬度块 

硬度范围：（100～150）HBW 5/750布氏硬度块 

硬度范围：（100～150）HBW 2.5/187.5布氏硬度块 

硬度范围：（100～150）HBW 1/30布氏硬度块 

硬度范围：（35～65）HBW 10/1000布氏硬度块 

硬度范围：（35～65）HBW 5/250布氏硬度块 

硬度范围：（35～65）HBW 2.5/62.5布氏硬度块

硬度范围：（35～65）HBW 1/10布氏硬度块

如上所述这类硬度所需要的标准硬度块叫做低硬度值标准布氏硬度块，因此，对于这类硬度块的制备具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种低硬度值标准布氏硬度块的制备方法。

本发明采用如下技术方案解决低硬度值标准布氏硬度块制备问题。

30×0.102 F/D2（100～150）HBW布氏硬度块的制备，具体技术方案如下：

一、选材

工业纯铁退火后的布氏硬度可以达到（100～150）HBW范围内，材料的杂质总量小，热处理工艺简单，便于获得均匀一致的组织，因此本发明选择本硬度范围的材料。工业纯铁必须具备的技术条件为：化学成分中含碳量不应大于0.04%，低倍组织中应无偏析、疏松、气泡和裂痕，非金属夹杂氧化物、硫化物小于2级。

二、制备工艺

1、粗磨

粗磨在平面磨床上进行，磨轮采用（36～40）号碳化硅砂轮。粗磨后保证工作面的表面粗糙度不大于Ra 0.4μm，支撑面的表面粗糙度不大于Ra 0.8μm。

2、退火

退火过程不能产生氧化或有害杂质渗入硬度块内部，其金相组织为晶粒度均匀的等轴型铁素体和微量分布均匀的珠光体，允许有细小而分布均匀的游离碳化铁存在。采用工业纯铁来制造硬度块可以选用氢气炉、真空电炉和普通箱式电炉来进行退火。

3、热处理

用普通箱式电炉进行热处理则必须防止硬度块氧化，应采用密封的方式进行。热处理前，将硬度块用汽油等清洗干净，并用干净的棉纱擦干，在箱底散铺一层铸铁屑，厚度为（20～30）mm，在铸铁屑上放置一块石棉板，然后再铺上一层约20mm厚的石英砂，在其上放置硬度块，每层硬度块之间还要再铺上一层石英砂，最后用石棉板封盖，其上再覆盖一层铸铁屑，用耐火粘土紧密封箱。箱子在炉温低于500℃温度下装入电炉，随炉升温至（930～950）℃，保温4小时，炉冷到650℃出炉空冷，待箱子冷却至室温时开箱，并用毛刷将硬度块清理干净。

4、细磨

退火后进行细磨。细磨在两轴细磨抛光机上进行，用抛光胶轮加工，抛光后工作面的表面粗糙度不大于Ra 0.1μm。

本发明的具有很好的有益效果，具有优良的技术指标。

硬度块具有均匀的表面硬度，标准块的试验面和支承面无缺陷，如凸痕、划伤、氧化层等。

为检查后不从标准块上去除任何材料，标定时应在块上标注其厚度，精确到0.01mm，在其试验面上做出鉴别标记。其物理要求如下：

对于10mm球压头的硬度块厚度大于等于16.00mm，5mm球压头的硬度块厚度大于等于12.00mm，更小的球压头的硬度块厚度大于等于6.00mm。

对于大于等于5mm 球压头的硬度块的试验面面积小于等于150cm2，对于小于5mm 球压头的硬度块的试验面面积小于等于40cm2。

对于大于等于5mm 球压头的硬度块的表面光洁度小于等于0.02mm，对于小于5mm 球压头的硬度块的表面光洁度小于等于0.005mm。

对于大于等于5mm 球压头的硬度块的表面平行度小于等于0.0008mm/mm，对于小于5mm 球压头的硬度块的表面平行度小于等于0.0002mm/mm。

对于10mm 球压头的硬度块的表面粗糙度小于等于0.0003mm Ra，对于更小的球压头的硬度块的表面粗糙度小于等于0.00015mm Ra。

均匀度：

硬度范围：（100～150）HBW10/3000布氏硬度块       均匀度：                                                

硬度范围：（100～150）HBW 5/750布氏硬度块        均匀度：

硬度范围：（100～150）HBW 2.5/187.5布氏硬度块     均匀度：

硬度范围：（100～150）HBW 1/30布氏硬度块         均匀度：

硬度范围：（35～65）HBW 10/1000布氏硬度块        均匀度：

硬度范围：（35～65）HBW 5/250布氏硬度块          均匀度：

硬度范围：（35～65）HBW 2.5/62.5布氏硬度块        均匀度：

硬度范围：（35～65）HBW 1/10布氏硬度块           均匀度：

为硬度压痕直径平均值）。

具体实施方式

实施例1：

一、选材

本发明选择工业纯铁作为制备硬度块的原料，工业纯铁必须具备的技术条件为：化学成分中含碳量不应大于0.04%，低倍组织中应无偏析、疏松、气泡和裂痕，非金属夹杂氧化物、硫化物小于2级。

二、制备工艺

1、粗磨

粗磨在平面磨床上进行，磨轮采用36号碳化硅砂轮。粗磨后保证工作面的表面粗糙度不大于Ra 0.4μm，支撑面的表面粗糙度不大于Ra 0.8μm。

2、退火

采用氢气炉进行退火，退火过程不能产生氧化或有害杂质渗入硬度块内部，其金相组织为晶粒度均匀的等轴型铁素体和微量分布均匀的珠光体，允许有细小而分布均匀的游离碳化铁存在。

3、热处理

用普通箱式电炉在密封下进行热处理。热处理前，将硬度块用汽油清洗干净，并用干净的棉纱擦干，在箱底散铺一层铸铁屑，厚度为20mm，在铸铁屑上放置一块石棉板，然后再铺上一层约20mm厚的石英砂，在其上放置硬度块，每层硬度块之间还要再铺上一层石英砂，最后用石棉板封盖，其上再覆盖一层铸铁屑，用耐火粘土紧密封箱。箱子在炉温低于500℃温度下装入电炉，随炉升温至930℃，保温4小时，炉冷到650℃出炉空冷，待箱子冷却至室温时开箱，并用毛刷将硬度块清理干净。

4、细磨

退火后进行细磨。细磨在两轴细磨抛光机上进行，用抛光胶轮加工，抛光后工作面的表面粗糙度不大于Ra 0.1μm。

实施例2：

一、选材

本发明选择工业纯铁作为制备硬度块的原料，工业纯铁必须具备的技术条件为：化学成分中含碳量不应大于0.04%，低倍组织中应无偏析、疏松、气泡和裂痕，非金属夹杂氧化物、硫化物小于2级。

二、制备工艺

1、粗磨

粗磨在平面磨床上进行，磨轮采用40号碳化硅砂轮。粗磨后保证工作面的表面粗糙度不大于Ra 0.4μm，支撑面的表面粗糙度不大于Ra 0.8μm。

2、退火

采用真空电炉进行退火，退火过程不能产生氧化或有害杂质渗入硬度块内部，其金相组织为晶粒度均匀的等轴型铁素体和微量分布均匀的珠光体，允许有细小而分布均匀的游离碳化铁存在。

3、热处理

用普通箱式电炉进行热处理则必须防止硬度块氧化，应采用密封的方式进行。热处理前，将硬度块用汽油等清洗干净，并用干净的棉纱擦干，在箱底散铺一层铸铁屑，厚度为30mm，在铸铁屑上放置一块石棉板，然后再铺上一层约20mm厚的石英砂，在其上放置硬度块，每层硬度块之间还要再铺上一层石英砂，最后用石棉板封盖，其上再覆盖一层铸铁屑，用耐火粘土紧密封箱。箱子在炉温低于500℃温度下装入电炉，随炉升温至950℃，保温4小时，炉冷到650℃出炉空冷，待箱子冷却至室温时开箱，并用毛刷将硬度块清理干净。

4、细磨

退火后进行细磨。细磨在两轴细磨抛光机上进行，用抛光胶轮加工，抛光后工作面的表面粗糙度不大于Ra 0.1μm。