浅谈JJG 112-2013和ASTM E18-15中关于硬度计校准部分的分析比较

艾兆春，韩若曦，薛文瑞，刘玉波

(黑龙江华安精益计量技术研究院有限公司，黑龙江哈尔滨150046)

0 引言

针对金属洛氏硬度计的检定，传统的方法是依据JJG 112国家计量检定规程来进行。近年来，由于产品涉及外贸、波音、空客和核电制造等项目，很多计量仪器设备均要求按照ASTM标准进行校准。目前，金属洛氏硬度计依据美国标准进行校准的规范是ASTM E18-15《金属材料洛氏硬度标准试验方法》，并在附录A1和附录A3给出了详细的介绍。其中附录A1为硬度计的校准，附录A3为硬度计压头的校准。

ASTM E18-15《金属材料洛氏硬度标准试验方法》主要包含洛氏硬度计的校准、洛氏硬度标准仪器、硬度计压头的校准和硬度块的校准等，而JJG 112-2013《金属洛氏硬度计检定规程》(以下简称JJG 112)只规定了硬度计的检定内容，对于硬度块的检定是另外一本规程，规程代号为JJG 113-2013。本文主要介绍ASTM E18-15附录A1，A3部分(以下简称ASTM E18)和JJG 112之间的不同。

1 检定/校准项目的分析比较

1.1 JJG 112-2013中对金属洛氏硬度计检定项目的要求

JJG 112-2013《金属洛氏硬度计检定规程》中规定的检定项目主要分为首次检定、后续检定和使用中检查三个方面［1］。对于我们计量技术机构检定而言，工作所涉及的主要内容为首次检定和后续检定。金属洛氏硬度计的检定项目［2］详见表1。

表1 金属洛氏硬度计检定项目

1.2 ASTM E18对金属洛氏硬度计校准项目的要求

针对金属洛氏硬度计的校准，ASTM E18中主要分为四个方面:直接校准、间接校准、日常检验和压头的校准［2］。

直接校准可分为硬度计试验力、压痕深度测量系统、机械滞后和校准周期内检验四个部分;间接校准可分为硬度示值和压头两个部分;日常核验主要是利用标准硬度块对硬度计性能进行日常监督;压头的校准分为洛氏金刚石压头和洛氏硬质合金球压头两个部分。

1.3 检定/校准项目比较分析

由表1中可以看出，JJG 112-2013中对首次检定项目要求较多，而对后续检定项目则省略了很多项目，ASTM E18不分首次校准和后续校准，对于新制造和使用中的硬度计所校准的项目都是一样的，这一点比国家检定规程要求更加严格。其次，JJG 112中对硬度计的外观、主轴的垂直度和主轴轴线的同轴度有相关要求，ASTM E18中没有给出这方面的校准方法。

ASTM E18中对校准周期内的检验做了较详细的介绍，包含了JJG 112中加力及保持时间项目，还包含了压头接触速率和最初试验力保持时间，这两项在JJG 112中没有给出检定要求。

压头的检定中，JJG 112给出的结论只有合格与不合格两种，ASTM E18可将压头进行等级划分，洛氏金刚石压头和洛氏硬质合金球压头可分为A级和B级两种。对于球压头，JJG 112分为钢球压头和硬质合金球压头两种，允许使用钢球压头，而ASTM E18中规定，不允许使用钢球压头作为校准结果。

2 检定/校准方法的分析比较

ASTM E18和JJG 112在检定/校准方法上有很多相似之处，但也有较大的区别。如在硬度计试验力、硬度示值和压痕测深等检定/校准方法上基本是相同的。在硬度计试验力的检定/校准过程中，唯一的区别就是对使用的测力仪有不同要求，ASTM E18中规定测力仪的最大允许误差至少为±0.25%，JJG 112中规定测力仪的准确度等级为0.3级。ASTM E18对硬度计示值的校准要求是可至少选用高和低两种范围进行校准，JJG 112则要求选用高、中、低三种范围进行检定。在ASTM E18和JJG 112中都对硬度计压痕测量装置的检定做了详细的介绍，JJG 112中提到“若对压痕测深装置不能直接检定，可通过标准硬度块和标准压头间接检定压痕测深装置”;而在ASTM E18中则没有提及，只对压痕测深标准装置进行了介绍。

ASTM E18和JJG 112在试样位移、机架变形和机械滞后有较大的差别。例:ASTM E18中对机械滞后校准的规定是使用压头支撑面直接作用于砧座或非常硬的硬度块，重复进行10次测量，当使用B，E，F等标尺时，其值为(130±1.0)HR，当使用C，N等标尺时，其值应为(100±1.0)HR。JJG 112中规定使用一个直径不小于10 mm的球压头，将不低于60 HRC的硬度块放在平台上，重复测量6次，取后3次结果作为最终结果，对于不带锁紧机构的硬度计其结果不应超过1.5 HR，对于带锁紧机构的硬度计，其结果不超过0.5HR。

3 技术指标分析比较

ASTM E18和JJG 112中检定/校准项目的技术指标有相同之处也有很多不同之处。本文主要从直接检验和间接检验两个部分进行分析，在直接检验部分中，硬度计试验力、压痕测深装置、加力及保持时间等项目技术指标对比分析结果见表2。压头项目的技术指标比较见表3。

值得注意的是在硬度计试验力、压头、加力及保持时间等项目上技术指标的要求存在较大差异，而在压痕测深装置的检定/校准上，其技术指标要求基本相同。

表2 直接检验项目技术指标比对

对于硬度计压头的检定/校准，美国标准ASTM E18分为A级、B级和参考级，而JJG 112则分为标准级和普通级两类，参考级压头的技术指标没有给出。

4 检定/校准周期的比较分析

国家检定规程要求金刚石压头检定周期一般不超过4年，钢球压头的检定周期未给出，金属洛氏硬度计的检定周期一般不超过1年。

美国标准ASTM E18-15针对不同级别的压头分别给出不同的要求。等级B的金刚石压头要求在新购买时和怀疑有损坏时需要重新校准;等级A的金刚石压头要求在1年内和怀疑有损坏时需重新校准;参考级压头要求新购买时和怀疑有损坏时需要重新校准。美国标准还给出了等级A和等级B硬质合金球压头的校准要求，当新购买时和怀疑有损坏时重新校准固定器，即固定压头的压头冒，在重新校准固定器方法上，美国标准ASTM E18-15中A1.5.3.1中日常核验方法有所提及，由于国家检定规程JJG 112中没有说明，这里将不进行分析比较。

表3 硬度计压头的技术指标比对

5 结论

本文分别对ASTM E18-15和JJG 112-2013两本规范进行了系统的分析比较，主要包含检定/校准项目、检定/校准方法、技术指标和检定/校准周期四个方面。通过比较，我们得知两者之间存在的差异还是很大的(JJG 112-2013同欧洲标准EN ISO 6508-2较相似)，而美国标准ASTM自成体系，在技术指标要求上更加严格，在校准方法上更加细致。ASTM E18-15包含了硬度计校准、压头校准、硬度块的校准以及一些试验方法，内容涉及范围较广，而国家检定规程JJG 112中只包含了硬度计和压头两个方面，对于洛氏硬度块的检定是另外一本规程。实际表明，我国国家计量检定规程等效欧洲一些标准，代表着国际平均水平，同美国等发达国家还存在这一定差距。在日常工作中，国产硬度计若按美国标准进行校准，有些参数是不能满足其要求的，尤其注意到的地方是压头的校准，现在国内的生产技术水平与国外有一定差距，在日常校准工作中应引起重视。

［1］国家质量监督检验检疫总局.JJG 112-2013金属洛氏硬度计(A，B，C，D，E，F，G，H，K，N，T标尺)［S］.北京:中国标准出版社，2013.

［2］国防科工委科技与质量司.力学计量:上册［M］.北京:原子能出版社，2002.

［3］The American association of test materials.ASTM E18-15 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials［S］.2010.