铝合金板材的硬度检测方法(2)
2. 包铝合金板的硬度检测
包铝合金板的硬度检测,目前尚无国家标准依据。
盖波音公司《BSS 7221 硬度试验》技术资料中,对2024和7075合金铝板硬度检测介绍。
实测数据供参考,见表3。
表3 2024和70合金硬度表
合金状态 | 去包铝层 | 带包铝层 | ||
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金属硬度试验》技术资料中,对铝板的硬度值检测作了更为详细介绍。对2024铝合金包铝板有如表4数据介绍。
表4 2024合金金硬度表
合金状态 | 规格/mm | 洛氏硬度值 | |
最小值 | 最大值 | ||
2024—O 2024—T36 2024—T36 2024—T3 2024—T4 | 所有 包铝板≤1.60 包铝板>1.6 包铝板≤1.60 包铝板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 | 包铝板2.31~2.54 包铝板2.55~3.175 包铝板3.176~4.064 包铝板4.065~4.826 所有不包铝产品 | HRH 108 HRH 105 HRH 103 HRH 101 HRB 69 | — — — — — |
从以上资料中看出,国外早已应用洛氏硬度HRE和HRH标尺检测包铝合金板硬度,我国现已有HRE、HRH标准,上列数据可供应用HRE、HRH标尺检测包铝合金板时参考。
在应用HRE和HRH测定包铝合金板硬度时,应注意其适用性。一是应注意包铝层厚度的影响和规律。GB/T 3880—1997对可热处理强化铝合金板规定:板材厚度为0.5~1.6 mm时,每面包铝不得小于板材总厚度的4%;板材厚度>1.6~10.0 mm时,不得小于板材厚度的2%。其次,对在包铝板上和去掉包铝板上测定硬度,在积累分析数据的基础上,对硬度示值标分别作出了规定。
带包铝板和不带包铝板通过HRE、HRH硬度检测,结果肯定是有差异的,加拿大航空公司“MPS—13金属硬度试验”介绍,在带包铝层表面测得的HRE值比在去除包铝层测得的HRE值最大相差HRE15个单位,HRH则相差达14个单位。
通过试验得到差异值的规律关系,分虽对带包铝和不带包铝板的HRE和HRH作出硬度值≥**的合格界限规定。这是对包铝板硬度检测引进消化,寻求建立一种对包铝板检测的标准方法。
有资料介绍,表面洛氏HR 15T检测1.2 mm以下铝合金包铝板也是可行的。
国外有资料引证,薄铝板原要求用HRE标尺,由于有钻穿效应(即压痕深度h不能满足试样最小厚度t应大于10倍h的要求,且试样背面有肉眼可见的痕迹),允许用HR 15T标尺,即表面洛氏硬度,检测力为147 N(15 kgf),压头为1.588 mm钢球。
国内有试验数据证明:2024—T3 0.3 mm包铝板,要求HRE≥90,因为太薄,不宜用HRE检测,实测用HR 15T,结果为80.81HR 15T。实验验证:HRE 90换算为HR 15T 78.5关系成立。因此,薄包铝合金板(1.2 mm以下的)可用HR 15T表面洛氏硬度计进行硬度检测。
部分铝合金常温型布氏硬度值参见表4.
表4 部分铝合金常温典型布氏硬度值
牌号
布氏硬度 状态 | 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 |
铝材织构的判定
应用小负荷维氏硬度计作压印检测,随后观察压痕形态,可判定材料组织是否存在织构。例如纯铝板带材,由于轧制工艺不当,有时板带材产生各向异性(即织构),在随后深冲成制品时,造成产品出现“四角”即“制耳”,为了改进工艺提高产品品质,在没有X射线衍射仪的情况下,采用硬度试验法,可定性而简易地测定铝板带材是否存在织构。其方法为,在铝材上作小负荷维氏压印,随后观察压痕形态特征,在与深冲试验作反复对照后,有如下结论:当退火后的板带材试样,无结构组织时,压印保持正方形规则形态,四边无凸凹现象,深冲后无“四角”或很小。当退火板材试样有结构时,正方形压痕的四边向内凹冲制时“四角”产生的带材的纵横两个方向上。当冷加工试样有织构时,正方形压痕的四边向外凸,制耳的“四角”产生的带材的45°方向上。利用这种方法监控产品品质,简易而有实效。
另外,在电池(1#)外壳锌饼块的硬度检测中,也会有类似情况出现。电池锌饼块通常是用布氏硬度检测,在测试过程中如发现钢球压痕呈椭圆形,两个垂直方向测试的压痕直径有明显差异时,也反映出材料存在织构问题,也会在冲制电池筒(壳)时产生制耳。