硬度是金屬材料重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一，硬度試驗(yàn)是研究材料力學(xué)性能、選定加工工藝和保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。硬度測(cè)試常見(jiàn)的方法有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、努氏硬度、肖氏硬度和里氏硬度測(cè)試。維氏硬度試驗(yàn)不僅能衡量材料的軟硬程度，還能靈敏地反映金屬材料在化學(xué)成分、顯微組織、熱加工工藝及冷加工變形等方面的差異，故在材料評(píng)價(jià)、制造過(guò)程質(zhì)量控制和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用[1-4]。維氏硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系主要由試驗(yàn)方法、硬度計(jì)檢驗(yàn)和校準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)硬度塊標(biāo)定3個(gè)部分標(biāo)準(zhǔn)組成，常用的維氏硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
| 試驗(yàn)方法 | 硬度計(jì)檢驗(yàn)和校準(zhǔn) | 標(biāo)準(zhǔn)硬度塊標(biāo)定 |
|---|---|---|
| GB/T 4340.1—2024《 金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》(ISO 6507-1:2023，修改采用) | GB/T 4340.2—2012《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》（ISO 6507-2:2005，修改采用） | GB/T 4340.3—2012 《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定》（ISO 6507-3:2005，修改采用） |
| JJG 151—2006《金屬維氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》 | JJG 148—2006 《標(biāo)準(zhǔn)維氏硬度塊檢定規(guī)程》 | |
| ISO 6507-1:2023《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》 | ISO 6507-2:2018《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》 | ISO 6507-3:2018《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定》 |
| EN ISO 6507-1:2023《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》 | EN ISO 6507-2:2018《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》 | EN ISO 6507-3:2018《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定》 |
| ASTM E92-23《金屬材料 維氏硬度和努氏硬度的試驗(yàn)方法》 |
附錄A1 維氏和努氏硬度計(jì)的檢驗(yàn) 附錄A2 標(biāo)準(zhǔn)維氏和努氏硬度計(jì) 附錄A3 維氏和努氏壓頭的標(biāo)定 |
附錄A4 標(biāo)準(zhǔn)維氏和努氏硬度塊的標(biāo)定 |
| JIS Z 2244-1:2024《維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》(ISO 6507-1:2023，修改采用) | JIS B 7725:2020《維氏硬度試驗(yàn) 硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》(ISO 6507-2:2018，修改采用) | JIS B 7735:2020《維氏硬度試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)塊的標(biāo)定》(ISO 6507-3:2018，修改采用) |
由表1可知：除ASTM標(biāo)準(zhǔn)外，其他國(guó)家如日本、歐洲及我國(guó)等均為采標(biāo)ISO標(biāo)準(zhǔn)，但歐洲的EN和日本的JIS均已采標(biāo)最新現(xiàn)行的ISO標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)只有試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)了最新的ISO標(biāo)準(zhǔn)，硬度計(jì)檢驗(yàn)和校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)硬度塊標(biāo)定尚未更新，且由于實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的歷史原因，國(guó)內(nèi)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室還依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JJG 151—2006和JJG 148—2006檢定規(guī)程檢定/校準(zhǔn)硬度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)硬度塊，其使用頻率大于標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4340.2—2024和GB/T 4340.3—2012。
CNAS-CL01-A011:2018 《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在金屬材料檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用說(shuō)明》中7.2.1.1節(jié)指出：“使用不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)之間的差異部分，包括試樣尺寸和精度、對(duì)設(shè)備的要求、試驗(yàn)過(guò)程的要求、計(jì)算結(jié)果的修約等”。為此，筆者重點(diǎn)選取了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)ASTM E92-23、ISO 6507.1:2023和GB/T 4340.1—2024，并以力學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用的HV1和HV10為例，分別從硬度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)硬度塊要求、試樣要求、日常（周期性）檢查/期間核查、壓痕測(cè)量等方面進(jìn)行差異對(duì)比分析。
1. 國(guó)內(nèi)外常用維氏硬度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差異
1.1 硬度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)硬度塊要求
維氏硬度試驗(yàn)對(duì)硬度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的要求主要由其引用的硬度計(jì)檢驗(yàn)/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)中給出。鑒于ISO、GB和ASTM標(biāo)準(zhǔn)體系中對(duì)于壓痕測(cè)量允許誤差、示值誤差及對(duì)角線測(cè)量值重復(fù)性的定義不一致，有的采用硬度HV進(jìn)行計(jì)算，有的采用壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d進(jìn)行計(jì)算，為了便于三者之間的進(jìn)行比較，筆者在比較不同標(biāo)準(zhǔn)差異時(shí)，將其統(tǒng)一按硬度表示（見(jiàn)表2和表3）。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4340.2—2012原文給出的重復(fù)性數(shù)據(jù)按壓痕尺寸表示，此處換算成按硬度表示。示值誤差系按ISO 6507-2:2018中表5的公式計(jì)算得出。標(biāo)準(zhǔn)ASTM E92-23附錄A1，A2，A3原文給出的示值誤差和重復(fù)性數(shù)據(jù)按壓痕尺寸表示，此處換算成按硬度表示。
| 項(xiàng)目 | 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| GB/T 4340.1—2024 | ISO 6507-1:2023 | ASTM E92-23 | ||||
| 校準(zhǔn)要求 | GB/T 4340.2—2012 | JJG 151—2006 | ISO 6507-2:2018 | 附錄A1，A2，A3 | ||
| 壓痕測(cè)量允許誤差 | HV1 |
0.4 μm（>1 159 HV1） 1%d（余） |
0.4 μm（>1 159 HV1） 0.8%d（余） |
0.8 μm（>290 HV1） 1%d（余） |
0.4 μm（>290 HV1） 0.5%d（余） |
|
| HV10 |
1%d（>464 HV10） 2 μm（<464 HV10） |
0.8%d | 1%d | 0.5%d | ||
| 示值誤差 | HV1 |
3%（100 HV1） 4%（200~400 HV1） 5%（500~700 HV1） 6%/（800~1 000 HV1） |
3%（<94.6 HV1） 4%（263 HV1） 5%（515 HV1） 6%（876 HV1） |
6%（<100 HV1） 4%（余） |
||
| HV10 | 3% |
3%（<946 HV10） 3.5%（1 632 HV10） |
4% | |||
| 重復(fù)性 | HV1 |
12%（≤225 HV1） 8%（>225 HV1） |
12%（≤22 5HV1） 8%（>225 HV1） |
12%（≤250 HV1） 8%（>250 HV1） |
26%（<100 HV1） 16%（100~240 HV1） 8%（240~600 HV1） 6%（>600 HV1） |
|
| HV10 |
6%（≤225 HV10） 4%（>225 HV10） |
6%（≤225 HV10） 4%（>225 HV10） |
6%（≤250 HV10） 4%（>250 HV10） |
8%（100~240 HV10） 6%（240~600 HV10） 4%（~600 HV10） |
||
