李自武, 沈运杰, 叶郁枫

(中国航发西安航空发动机有限公司, 西安 710021)

硬度试验ASTM标准与国内标准的对比分析及应用

李自武, 沈运杰, 叶郁枫

(中国航发西安航空发动机有限公司, 西安 710021)

从试验方法、硬度计的检定/校准、硬度块的检定/校准等方面，对硬度试验的ASTM标准与国内标准(包括国家标准和国家计量检定规程)进行了对比分析，找出两者之间存在的主要差异，并对硬度试验ASTM标准的特点进行了总结，为国内标准的制定及应用提供借鉴；另外还介绍了硬度试验ASTM标准在国际转包生产业务中的应用，为更好地理解和应用外贸标准提供参考。

硬度试验；ASTM标准；国家标准；国家计量检定规程；国际转包生产

硬度试验是金属材料力学性能试验中最简单、最迅速和较易实施的方法，是确定合理的加工工艺、检验热处理效果的主要方法之一，是保证产品质量不可缺少的重要检测手段之一。随着中国装备制造业与国际接轨步伐的加快，国际转包生产业务不断地扩大，硬度试验美国材料与试验协会(ASTM)标准在国内装备制造业国际转包生产中已经被广泛采用。笔者主要对硬度试验ASTM标准[1-4]与相关国标[5-13]和计量检定规程的相关规定进行了对比分析，并结合多年的国际转包生产业务经验，介绍了硬度试验ASTM标准的应用。

1 硬度试验ASTM标准与国内标准的对比分析

1.1 硬度试验ASTM标准与国内标准

对于硬度试验，ASTM标准主要有ASTM E10-15a,ASTM E18-16,ASTM E92-16,ASTM E384-16等,国内标准主要有国家标准(以下简称国标)和国家计量检定规程(以下简称检定规程)。硬度试验ASTM标准和国内标准的对照关系如表1所示。

由表1可见，在硬度试验方面，ASTM标准和国内标准都有各自的文件体系，两个体系既相互联系又各有特点，主要体现在以下几个方面。

(1) ASTM标准正文部分为硬度试验方法，对于硬度计、压头、标准硬度计、硬度块等的技术要求则以附录的形式出现，该标准自成体系，试验方法及硬度计、压头和硬度块的检定和校准均依据该文件。国标修改采用相应的ISO标准，是硬度试验方法的依据，也可以用作硬度计、压头、标准硬度计、硬度块等的校准，硬度计、压头、硬度块等的检定则需要依据相应的检定规程。

表1 硬度试验ASTM标准和国内标准的对照关系Tab.1 Comparison relationship of ASTM standards and domestic standards for hardness test

(2) ASTM标准版本根据实际需要进行及时修订，ASTM E10和ASTM E18甚至每年换版一次或两次，有利于新方法的应用，更适用于实际工作的需要。国标修改采用相应的ISO标准，根据ISO标准的更新情况进行换版，因此相对于ISO标准国标有所滞后。检定规程则依据国标和ISO标准进行换版，因此检定规程更为滞后。下面以布氏硬度试验为例介绍国标和检定规程的版本滞后性，表2为布氏硬度试验ASTM标准和国内标准版本对照表。

由表2可见：ASTM E10现行版本是2015年的第2次换版；GB/T 231.1现行版本是2009年版本，GB/T 231.2和GB/T 231.3现行版本是2012年版本，JJG 150和JJG 147现行版本是2005年版本，JJG 150-2005和JJG 147-2005引用文献为GB/T 231的2002年版本。因此，JJG 150-2005和JJG 147-2005与 GB/T 231的2012年版本必然会存在技术方面的不一致性，而这种情况在ASTM标准中是不会出现的。这是因为ASTM标准试验方法和检定/校准方法在同一个文件内，文件的一部分修订后，文件内的其他相关部分也会随之相应修订。

表2 布氏硬度试验ASTM标准和国内标准版本对比Tab.2 The version comparison between the ASTM standard and domestic standards for Brinell hardness test

1.2 硬度试验ASTM标准与国内标准对比

布氏、洛氏、维氏硬度试验是最常用的硬度试验方法，也是国际转包生产中最为常用的硬度试验方法，这3种硬度试验方法的标准文件体系的构成相似，下面以金属布氏硬度试验为例，对布氏硬度试验ASTM标准与国内标准现行有效版本进行对比分析，如表3所示。

通过以上的对比分析可以看出，硬度试验国内标准和ASTM标准在技术要求方面存在一定差异，这种差异产生的原因主要在于国内标准换版的滞后性。例如，金属布氏硬度计检定时重复性的计算方面，ASTM E10-15a中规定采用实测压痕直径进行计算，而JJG 150-2005中规定采用实测硬度进行计算，产生差异的原因主要在于JJG 150-2005引用的是GB/T 231的2002年版本，没有及时根据GB/T 231.2-2012版本进行修订。另外，ASTM标准的可操作性更强，对于试验方法和校准方法，有相应详细的操作程序，有的还加入原因解释或示例，便于操作者理解和应用。

表3 布氏硬度试验ASTM标准与国内标准对比分析Tab.3 The comparative analysis between the ASTM standard and domestic standards for Brinell hardness test

表3(续)

2 硬度试验ASTM标准的应用

ASTM标准为通用技术标准，其内容既包括了硬度试验方法，也包括了硬度计、压头、标准硬度计、硬度块等的技术要求。在外贸转包生产中，关于硬度试验方法、设备校准、设备管理、人员管理等，既要满足ASTM标准的通用要求，也要满足相关工艺、产品和审核标准的特殊要求，如图1所示。

图1 外贸标准管理关系Fig.1 Management relationship of foreign trade standards

例如，在热处理专业的美国国家航空航天和国防合同方授信项目(NADCAP)审核中，硬度试验必须要满足ASTM E10，ASTM E18，ASTM E92，ASTM E384等通用标准的要求，也要满足AMS 2759《钢制零件热处理的通用要求》和AC 7102/5《用于热处理的传导率和/或硬度试验的NADCAP审核标准基准文件》的要求。

由于国标和外贸标准在技术要求上存在一定的差异，为了满足各体系的要求，技术上必须执行各自标准，技术方面的借鉴主要应该体现在标准制定层面上，对于试验和校准的操作者来说，这方面的借鉴是有限的。外贸标准的管理模式值得借鉴之处主要体现在方法和管理层面上。

(1) 标准文件

依据硬度试验方面ASTM标准，结合相关工艺和产品的外贸标准，制定企业内部标准，用于指导日常试验、校准和管理工作。

(2) 人员

人员必须经过培训，培训内容应包括标准文件、日常校验方法、校准方法及零件检测等内容，工厂所生产的典型几何形状零件试验方法应作为试验人员培训的内容，培训记录应归档保存。定期对检验人员进行内部比对试验，以提升人员检测能力。

(3) 试验设备

硬度计和标准硬度块是进行硬度试验的主要计量器具，是保证试验结果准确可靠的重要因素，因此应对硬度计和标准硬度块进行严格的控制。ASTM标准中对于硬度计的日常校验方法、维护保养方法及硬度块的标识和证书方面的规定值得借鉴。

(4) 其他试验方法

在NADCAP的审核标准(如AC7 109/5)中，涉及到重新试验、替代试验、无效试验、超差试验、仲裁试验等的概念及试验方法值得借鉴。

3 结束语

硬度试验ASTM标准自成体系，可以根据实际工作需要和新技术的应用及时更新，试验方法和校准方法均有相应详细的操作程序，有的还加入了原因解释或示例，便于操作者理解和应用，可操作性强，为国内标准的制定及应用提供了很好的借鉴。更好地理解和应用外贸标准，有助于外贸转包生产的发展，对我国装备制造业与国际全面接轨具有重要意义。

[1] ASTM E10-15a Standard test method for Brinell hardness of metallic materials[S].

[2] ASTM E18-16 Standard test methods for Rockwell hardness of metallic materials[S].

[3] ASTM E92-16 Standard test methods for Vickers hardness and Knoop hardness of metallic materials[S].

[4] ASTM E384-16 Standard test method for microindentation hardness of materials[S].

[5] GB/T 231.1-2009 金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法[S].

[6] GB/T 231.2-2012 金属材料 布氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准[S].

[7] GB/T 231.3-2012 金属材料 布氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定[S].

[8] GB/T 230.1-2009 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)[S].

[9] GB/T 230.2-2012 金属材料 洛氏硬度试验 第2部分：硬度计(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)的检验与校准 [S].

[10] GB/T 230.3-2012 金属材料 洛氏硬度试验 第3部分：标准硬度块(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)的标定 [S].

[11] GB/T 4340.1-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法[S].

[12] GB/T 4340.2-2012 金属材料 维氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准[S].

[13] GB/T 4340.3-2012 金属材料 维氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定[S].

[14] 许永春,刘娅婷,程全士,等. 洛氏硬度Nadcap审核注意事项[J]. 理化检验-物理分册,2014,50(6):429-431,433.

[15] 张庶鑫,李亮,吉楠,等. 布氏硬度试验标准GB/T 231与ASTM E10的差异分析及其在石油装备行业中的应用[J].理化检验-物理分册,2015,51(10):717-720.

Comparative Analysis and Application of ASTM Standards and Domestic Standards for Hardness Test

LI Ziwu, SHEN Yunjie, YE Yufeng

(AECC Xi’an Aero-Engine Ltd., Xi’an 710021, China)

From the test method, verification and calibration of the hardness testing machines, verification and calibration of the hardness blocks and so on, the provisions of ASTM standards and the relevant domestic standards (including national standards and national regulation for metrological verification) for hardness test were compared and analyzed respectively to find out the main differences between ASTM standards and domestic standards. The characteristics of ASTM standards for the hardness test were summarized to provide a reference for the development and application of the domestic standards. In addition, the application of the ASTM standards for hardness test in the international subcontracting production business was introduced to provide a reference for better understanding and applying the foreign trade standards.

hardness test; ASTM standard; national standard; national regulation for metrological verification; international subcontracting production

10.11973/lhjy-wl201706004

2017-02-18

李自武(1971-)，男，高级工程师，主要从事力学计量技术工作，sscxjiliang@163.com

TB938.2; TG115.5

A

1001-4012(2017)06-0391-05