本发明涉及一种转换方法。
背景技术：
轴承零件的洛氏硬度与热处理工艺密切相关。洛氏硬度是评价轴承零件热处理工艺正确性、判定产品质量和科学实验的重要指标。因此，硬度测试已成为机械性能检测中常用的方法。同时，硬度测试结果可以灵敏地反映材料的化学成分、组织结构和处理工艺的差异。硬度测试方法在检查原材料、监督热处理工艺的正确性以及研究固态相变过程和新材料、新合金等方面有着广泛的应用。
一般产品图纸中，热处理轴承零件的技术参数都有硬度要求，并标注了洛氏硬度值。实际生产中，小型轴承零件的硬度试验是将零件采用镶嵌法固定，然后将镶嵌件研磨抛光制成试样，再用维氏硬度计测试维氏硬度值，然后根据国家标准-1999《黑色金属硬度与强度换算》将测试出的维氏硬度值换算成洛氏硬度。但现有的国内维氏硬度与洛氏硬度换算中，没有（m50）钢制加工件的维氏硬度与洛氏硬度换算表。实际生产中，经常会遇到小型钢制轴承零件的硬度试验，试验过程中，按照黑色金属的硬度与强度换算值将维氏硬度换算成洛氏硬度，在换算过程中存在误差。 《黑色金属硬度与强度换算表》只记载了有限的维氏硬度值与洛氏硬度值之间的换算数据，而且这些换算数据中的维氏硬度值与洛氏硬度值的精度较低，相邻的洛氏硬度值之间的差值为0.5或1，相邻的维氏硬度值之间的差值则更大。实际应用中，若试验数据《黑色金属硬度与强度换算表》未给出时，一般以《黑色金属硬度与强度换算表》中最接近的数值代替，因此，这种换算方式误差较大；
技术实现要素：
本发明针对现有钢铁材料制成的小型轴承零件在硬度试验过程中，按照标准GB/T1172-1999《黑色金属硬度和强度换算值》将维氏硬度换算成洛氏硬度存在误差、数据可靠性低的问题，以及现有技术中缺乏维氏硬度与洛氏硬度换算方法的问题，提出了一种钢材的维氏硬度与洛氏硬度换算方法。
一种钢材维氏硬度与洛氏硬度的换算方法，该方法按照以下步骤进行：
1. 测试样品的准备：
①高硬度值试件：高硬度值试件的洛氏硬度范围为55-63HRC和63-70HRC；洛氏硬度范围为55-63HRC的高硬度值试件为回火硬化钢，洛氏硬度为55-63HRC；洛氏硬度范围为63-70HRC的高硬度值试件为硬化钢，洛氏硬度为63-70HRC；
回火工艺为550～600℃回火三次，每次回火时间2～3h；
②中硬度值试样：选取洛氏硬度为30～55HRC的淬火钢，回火后作为中硬度值试样；回火工艺为：分别在600℃、650℃、700℃、750℃、800℃温度下回火三次，每次回火时间为2～3h；
③低硬度值试样：选取洛氏硬度为20～30HRC的钢退火锻件作为低硬度值试样；
2、硬度计的校准及示值误差的测定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的测定：
用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在已校准的洛氏硬度计测试台上进行硬度检测，在标准硬度块上测试5个点，得到5个硬度值，计算5个硬度值的平均值。用计算出的平均值减去硬度块的硬度值，即得到洛氏硬度计的示值误差；若示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块，重新校准洛氏硬度计，直至示值误差的绝对值小于1.5为止；
洛氏硬度计依据标准《金属材料洛氏硬度标准试验方法》进行校准；校准时硬度块的选用标准为：高硬度值试样采用61.5hrc硬度块；中硬度值试样采用47.6hrc硬度块和35.1hrc硬度块；低硬度值试样采用21.6hrc硬度块；校准硬度计时采用C标准，加载载荷为，室内环境温度为10℃～35℃，湿度≤60%；
②维氏硬度计的校准及示值误差的测定：
使用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在已校准的维氏硬度计试验台上进行硬度检测，测试5个点，取后3个点得到的硬度块硬度值并计算平均值，将计算出的平均值减去该硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；若试验时示值误差的绝对值大于硬度块硬度值的2%，则需重新选择硬度块并重新校准洛氏硬度计，直到示值误差的绝对值小于硬度块硬度值的2%为止；
维氏硬度计依据标准《金属材料维氏硬度试验方法》进行校准；校准时硬度块的选择标准为：高硬度值试样采用硬度块；中硬度值试样采用硬度块；低硬度值试样采用硬度块；校准时荷重为1000g，室内环境温度为10℃～35℃，湿度≤60%；
3.样品硬度数据采集：
首先从高硬度样品、中硬度样品、低硬度样品中选取样品，用已校准的洛氏硬度计和已校准的维氏硬度计分别测试样品的洛氏硬度值和维氏硬度值，去除洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差，将样品按其洛氏硬度值从小到大排序并标记为yj，j=1，2，3，…；yj对应的洛氏硬度值为lj，yj对应的维氏硬度值为wj；在选取样品的过程中，保证0.3≤|lj-lj+1|≤2；lj与lj+1以及对应的维氏硬度w之间的换算公式为：
最后将得到的维氏硬度w四舍五入到最接近的整数，计算完成；
经过校准的洛氏硬度计测试的样品的洛氏硬度值按照标准gb/t230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》中记载的方法进行；经过校准的维氏硬度计测试的样品的维氏硬度值按照标准gb/t4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》中记载的方法进行；
本发明的有益效果如下：
本发明针对钢制轴承零件，基于洛氏硬度计和维氏硬度计实际检测的样品数据，实现维氏硬度与洛氏硬度之间的换算。利用本发明的方法在维氏硬度值与洛氏硬度值换算过程中，可以将洛氏硬度换算成维氏硬度，也可以根据已知样品的洛氏硬度和维氏硬度，将维氏硬度换算成洛氏硬度。按照公式进行换算过程，可直接得到换算后的数据。利用该方法得到的换算数据与实际检测数据一致，解决了利用国家标准gb/t1172-1999《黑色金属硬度与强度换算》进行维氏硬度值与洛氏硬度值换算时存在误差，数据可靠性差的问题。
具体方式：
本发明的技术方案并不局限于下面列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式的任意合理组合。
具体实施方式1：本实施方式钢材维氏硬度与洛氏硬度的换算方法按如下步骤进行：
1. 测试样品的准备：
①高硬度值试件：高硬度值试件的洛氏硬度范围为55-63HRC和63-70HRC；洛氏硬度范围为55-63HRC的高硬度值试件为回火硬化钢，洛氏硬度为55-63HRC；洛氏硬度范围为63-70HRC的高硬度值试件为硬化钢，洛氏硬度为63-70HRC；
回火工艺为550～600℃回火三次，每次回火时间2～3h；
②中硬度值试样：选取洛氏硬度为30～55HRC的淬火钢，回火后作为中硬度值试样；回火工艺为：分别在600℃、650℃、700℃、750℃、800℃温度下回火三次，每次回火时间为2～3h；
③低硬度值试样：选取洛氏硬度为20-30HRC的钢退火锻件作为低硬度值试样；
2、硬度计的校准及示值误差的测定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的测定：
用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在已校准的洛氏硬度计测试台上进行硬度检测，在标准硬度块上测试5个点，得到5个硬度值，计算5个硬度值的平均值。用计算出的平均值减去硬度块的硬度值，即得到洛氏硬度计的示值误差；若示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块，重新校准洛氏硬度计，直至示值误差的绝对值小于1.5为止；
②维氏硬度计的校准及示值误差的测定：
使用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在已校准的维氏硬度计试验台上进行硬度检测，测试5个点，取后3个点得到的硬度块硬度值并计算平均值，将计算出的平均值减去该硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；若试验时示值误差的绝对值大于硬度块硬度值的2%，则需重新选择硬度块并重新校准洛氏硬度计，直到示值误差的绝对值小于硬度块硬度值的2%为止；
3.样品硬度数据采集：
首先从高硬度样品、中硬度样品、低硬度样品中选取样品，用已校准的洛氏硬度计和已校准的维氏硬度计分别测试样品的洛氏硬度值和维氏硬度值，去除洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差，将样品按其洛氏硬度值从小到大排序并标记为yj，j=1，2，3，…；yj对应的洛氏硬度值为lj，yj对应的维氏硬度值为wj；在选取样品的过程中，保证0.3≤|lj-lj+1|≤2；lj与lj+1以及对应的维氏硬度w之间的换算公式为：
最后，将得到的维氏硬度w四舍五入到最接近的整数。
本实施例具有以下有益效果：
本实施例针对钢制轴承零件，基于洛氏硬度计和维氏硬度计实际测试的样品数据，实现维氏硬度与洛氏硬度之间的换算；在利用本实施例的方法进行维氏硬度值与洛氏硬度值换算的过程中，可以根据已知样品的洛氏硬度和维氏硬度，将洛氏硬度换算成维氏硬度，或者将维氏硬度换算成洛氏硬度，按照公式进行换算过程，即可直接得到换算后的数据。通过本方法得到的换算数据与实际测试数据一致，解决了利用国家标准gb/t1172-1999《黑色金属硬度与强度换算》进行维氏硬度值与洛氏硬度值换算时存在误差，数据可靠性差的问题；
具体实施方式2：本实施方式与具体实施方式1的区别在于：步骤2中所述的洛氏硬度计的校准依据标准《金属材料洛氏硬度标准试验方法》；校准时硬度块的选用标准为：高硬度值样品选用61.5hrc硬度块；中硬度值样品选用47.6hrc硬度块和35.1hrc硬度块；低硬度值样品选用21.6hrc硬度块；校准硬度计时选用C标准，加载载荷为，室内环境温度为10℃～35℃，湿度≤60%。其它步骤及参数与具体实施方式1相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的区别在于：步骤二中所述的维氏硬度计是按照标准《金属材料维氏硬度试验方法》进行校准的；校准时硬度块的选择标准为：高硬度值试样用硬度块；中硬度值试样用硬度块；低硬度值试样用硬度块；校准时荷重为1000g，室内环境温度为10℃～35℃，湿度≤60%。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施例4：本实施例与具体实施例1至3的区别在于：步骤3中用已校准的洛氏硬度计测试样品的洛氏硬度值按照标准gb/t230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》中描述的方法进行。其余步骤及参数与具体实施例1至3相同。
具体实施例5：本实施例与具体实施例1至4的区别在于：步骤3中用经过校准的维氏硬度计测试的样品的维氏硬度值按照标准gb/t4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》中描述的方法进行。其余步骤及参数与具体实施例1至4相同。
下面通过实施例来验证本发明的有益效果：
示例 1
本实施例的钢材维氏硬度与洛氏硬度的换算方法按照以下步骤进行：
1. 测试样品的准备：
①高硬度值试件：高硬度值试件的洛氏硬度范围为55-63HRC和63-70HRC；洛氏硬度范围为55-63HRC的高硬度值试件为回火硬化钢，洛氏硬度为55-63HRC；洛氏硬度范围为63-70HRC的高硬度值试件为硬化钢，洛氏硬度为63-70HRC；
回火工艺为550℃回火三次，每次回火时间为3小时；
2、硬度计的校准及示值误差的测定：
①洛氏硬度计的校准及示值误差的测定：
用标准硬度块对洛氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在已校准的洛氏硬度计测试台上进行硬度检测，在标准硬度块上测试5个点，得到5个硬度值，计算5个硬度值的平均值。用计算出的平均值减去硬度块的硬度值，即得到洛氏硬度计的示值误差；若示值误差的绝对值大于1.5，则更换标准硬度块，重新校准洛氏硬度计，直至示值误差的绝对值小于1.5为止；
洛氏硬度计依据标准《金属材料洛氏硬度标准试验方法》进行校准；校准时硬度块的选用标准为：高硬度值试样采用61.5hrc硬度块；中硬度值试样采用47.6hrc硬度块和35.1hrc硬度块；低硬度值试样采用21.6hrc硬度块；校准硬度计时采用C标准，加载载荷为，室内环境温度为10℃～35℃，湿度≤60%；
②维氏硬度计的校准及示值误差的测定：
使用标准硬度块对维氏硬度计进行校准；将标准硬度块安装在已校准的维氏硬度计试验台上进行硬度检测，测试5个点，取后3个点得到的硬度块硬度值并计算平均值，将计算出的平均值减去该硬度块的硬度值即为维氏硬度计的示值误差；若试验时示值误差的绝对值大于硬度块硬度值的2%，则需重新选择硬度块并重新校准洛氏硬度计，直到示值误差的绝对值小于硬度块硬度值的2%为止；
维氏硬度计依据标准《金属材料维氏硬度试验方法》进行校准；校准时硬度块的选择标准为：高硬度值试样采用硬度块；中硬度值试样采用硬度块；低硬度值试样采用硬度块；校准时荷重为1000g，室内环境温度为10℃～35℃，湿度≤60%；
3.样品硬度数据采集：
首先从高硬度样品中选取样品，用已校准的洛氏硬度计和已校准的维氏硬度计分别测试样品的洛氏硬度值和维氏硬度值，并去除洛氏硬度值和维氏硬度值的示值误差。将样品按照其洛氏硬度值从小到大排序，分别标记为y1、y2、y3、y4、y5、y5、y6、y7、y8、y9；其中：样品y1、y2、y3、y4、y5、y5、y6、y7、y8、y9对应的洛氏硬度值和维氏硬度值分别为：样品y2对应的l2=65.4、w2=817；
对于样本y3，l3＝64.94，w3＝804；
对于样本y4，l4=63.5，w4=785；
对于样本y5，l5=62.6，w5=761；
对于样本y6，l6=62.18，w6=753；
对于样本y7，l7＝62.18，w7＝753；
对于样本y8，l8=61.12，w8=728；
样本y9对应l9=59.5，w9=696；
然后根据样品y2，y3对应的洛氏硬度值和维氏硬度值，计算出l2=65.7和l3=64.94之间洛氏硬度l=65.0对应的维氏硬度值w；
根据样品y3，y4对应的洛氏硬度值和维氏硬度值，计算出洛氏硬度l3=64.94与l4=63.5之间，洛氏硬度l=64.5对应的维氏硬度值w；
根据以上数据，计算出洛氏硬度63.5、63.0、62.5、61.0对应的维氏硬度值w分别为：785、772、758、725；
经过校准的洛氏硬度计测试的样品的洛氏硬度值按照标准gb/t230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验》中记载的方法进行；经过校准的维氏硬度计测试的样品的维氏硬度值按照标准gb/t4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》中记载的方法进行。
技术特点：
技术摘要
一种钢制轴承零件维氏硬度与洛氏硬度的换算方法，旨在解决现有钢制小型轴承零件硬度试验过程中存在误差、数据可靠性低、缺乏维氏硬度与洛氏硬度换算方法的问题。方法：1、试验样品的制备；2、硬度计的标定及示值误差的确定；3、样品硬度数据的采集及根据公式进行换算。本发明针对钢制轴承零件，基于洛氏硬度计和维氏硬度计实际检测的样品数据，实现维氏硬度与洛氏硬度之间的换算，得到的换算数据与实际试验数据一致，误差小，数据可靠性高。
技术研发人员：班俊； 刘秀莲羅艳张兴宏周淑梅刘昱建徐雷
受保护技术使用人：中国航空发动机哈尔滨轴承有限公司。
技术开发日：2017.09.25
技术发布日期：2017.12.01