钨钢硬度测试,测试钛合金硬度

钨钢（硬质合金）硬度测试完整方案

常用硬度测试方法与适用场景

钨钢基体硬度极高，布氏 HB 完全不适用，主流两种：

1. 洛氏硬度 HRA（行业标准shouxuan）

压头：120° 金刚石圆锥，总试验力 60kgf

适用：整块钨钢毛坯、刀具、模具、耐磨件，Zui通用

常规钨钢区间：

YG8（粗加工模具）：HRA 87.0～88.5

YG6/YG6X：HRA 88.5～90.0

YG3 / 超细晶粒钨钢（精加工刀具）：HRA 90.0～92.0

高钴耐磨钨钢（钴 12% 以上）：HRA 84～87

优点：操作快、试样无需高度抛光；缺点：薄小件易压穿。

2. 维氏硬度 HV（薄片、涂层、表层、微小试样）

（1）HV10（10kgf，对标 HRA 基体硬度）

整块钨钢通用，可换算 HRA，仲裁检测常用。

（2）HV0.5 / HV0.1（小负荷维氏）

适用于薄钨钢片、小顶针、涂层厚度检测、微观晶粒硬度。

换算参考：HRA90 ≈ HV1500 左右

3. 禁止使用

HRC（150kgf 力，极易打穿硬质合金，数据无效）、HB（钢球压头直接变形）

检测执行标准

洛氏硬度：GB/T 230.1、ASTM E18

维氏硬度：GB/T 4340.1、ASTM E384

硬质合金专用检测规范：GB/T 2075（硬质合金分类配套硬度检测）

试样预处理要求（关键，否则数据偏差大）

被测面平整：无氧化皮、脱碳、渗层、电火花白层（EDM 加工表面必须磨掉 0.1mm 以上）

表面粗糙度：

HRA：砂纸 800# 干磨即可

HV 检测：需 1200# 以上抛光，无划痕

厚度要求

HRA：试样厚度≥压痕深度 10 倍，钨钢至少 1.5mm 以上；薄件只能用 HV 小负荷

底面平整：上下平行，放置无倾斜，避免硬度偏高 / 偏低

去除边缘：压痕距离工件边缘≥3 倍压痕对角线，相邻压痕间距≥3 倍对角线

HRA 洛氏测试操作步骤

设备校准：用同硬度段硬质合金标准块校准设备

安放试样，预加初试验力（10kgf）

施加主试验力 50kgf，保载 3～5s

卸除主试验力，读取 HRA 数值

同一试样测 3 点，取平均值，单点偏差＞0.5HRA 需重测

常见异常与误差原因

硬度偏高

工件倾斜、底面不平；表面残留 EDM 硬化层；测点靠近边缘

硬度偏低

表面打磨过热产生软化层；孔隙、砂眼、渗碳污染；钴含量局部偏高

数据离散大

晶粒粗细不均、局部脱碳、打磨烧伤、试样有裂纹气孔

钨钢硬度与钴含量规律

钴是粘结相，钴含量越高，硬度越低、韧性越好：

Co 3%：HRA 90.5～92.0（高硬耐磨刀具）

Co 6%：HRA 88.8～90.2（通用铣刀、冲头）

Co 8%：HRA 87.2～88.6（冲压模具）

Co 12%：HRA 84.5～86.5（耐冲击工装）

补充：涂层钨钢检测区分

仅测基体：必须打磨去掉 TiN/TiCN 涂层再打 HRA

测涂层硬度：采用 HV0.05～HV0.1 小负荷维氏，不可用 HRA（力大会穿透涂层打到基体）

钛合金硬度测试完整方案

常用硬度测试方法及适用场景

1. 维氏硬度 HV（Zui通用，钛合金shouxuan）

适用

薄板、薄壁件、涂层、表面硬化层、小件试样、金相试样，各类钛合金（TC4、TA15、TA2、TC18 等）。

标准

GB/T 4340.1、ASTM E384

载荷选择

纯钛 TA1/TA2：HV0.5、HV1

锻件 / 厚板 TC4：HV1～HV5

表面渗氮 / 喷涂层：HV0.05、HV0.1（显微维氏）

典型硬度区间

工业纯钛 TA1/TA2：HV140～HV200

TC4（Ti-6Al-4V）退火态：HV300～HV360；时效强化：HV380～440

高强钛合金 TC18：HV420～500

2. 洛氏硬度 HRC/HRB

HRB（软钛，纯钛）

载荷 100kg，适用纯钛、低强度退火钛，硬度＜HRC20，换算 HRB70～95。

HRC（高强钛合金）

适用 TC4、TC11、TC18 锻件、棒材，淬火时效钛合金；

缺点：薄壁件易压穿，不适合薄试样、表面薄层。

标准：GB/T 230.1、ASTM E18

3. 布氏硬度 HB

适合大截面、粗晶粒钛锻件、铸造钛，压痕大代表性强；薄壁、精加工件少用。

标准：GB/T 231.1

4. 里氏硬度 HL（现场无损检测）

现场大件、模具、钛结构件、无法取样工件快速检测，便携；

精度低于维氏 / 洛氏，仅做筛查，仲裁优先维氏。

试样制备要求（关键，影响数据）

表面处理

去除氧化皮、脱碳层、渗氧层：砂纸逐级打磨（400#→800#→1200#），抛光至无划痕；

热处理钛合金表层易富氧硬化，不打磨数据偏高。

厚度要求

显微维氏：试样厚度≥1.5 倍压痕对角线；

HRC：厚度≥0.8mm，太薄会基体塌陷，结果失真；

平整支撑

试样底面平整，夹持牢固，无倾斜、悬空，避免回弹误差。

避免温度影响

冷加工钛有加工硬化，测试前禁止打磨过热；高温试样冷却至室温再测。

测试操作要点（以 TC4 维氏为例）

设备校准：用标准硬度块校准，误差≤±3% 方可测试；

选取 3～5 个均匀分布测点，避开边缘、划痕、气孔、夹杂；

相邻压痕中心距≥3 倍对角线，压痕距试样边缘≥2.5 倍对角线；

剔除异常极值，取平均值作为Zui终硬度。

常见问题与误差来源

表面氧化层未打磨：硬度偏高 20～60HV；

试样太薄 / 夹持松动：硬度偏低；

冷加工未去应力：加工硬化，硬度虚高；

测点靠近气孔、裂纹：数据离散无参考性；

载荷过大测薄层：击穿硬化层，测出基体硬度。

硬度换算参考（钛合金通用）

HV320 ≈ HRC32

HV380 ≈ HRC39

HV440 ≈ HRC46

仲裁检测推荐

产品验收、材质判定优先采用 维氏硬度 HV；

厚大成品现场巡检可用洛氏 HRC；

大型构件现场无损抽检用里氏 HL 做对比。