鍍錫薄鋼板硬度的快速檢測

鍍錫薄鋼板是一種外表面鍍有一層極薄的純錫層的鋼板，簡稱鍍錫板，又稱馬口鐵。鍍錫板具有良好的抗腐蝕性能、良好的沖壓成型性能和焊接性能，具有外觀光亮、美觀的特點，是食品包裝的最好材料，此外它還用于飲料、化工、電子等行業。

1、 鍍錫板的硬度

鍍錫板的力學性能是按硬度分類的。使用都要根據不同的用途選擇適合的硬度和硬度。為了減少鋼材消耗、降低倉裝成本，鍍錫板正在向超薄板方向發展，這就更加需要保證鍍錫板的力學性能。鍍錫板的硬度分類、力學性能和用途如表一所示。

硬度等級	硬度 HR30T	試樣厚度 /mm	屈服極限 /MPa	抗張強度 /MPa	伸長率 /%	沖擊深度 /mm	特征	用途
T1	49±3	0.32	274.2~330.5	330.5	29	9.3	極深沖	噴嘴蓋、深沖罐
T2	55±3	0.30	288.3~351.6	351.6	28	8.5	中等深沖和稍強韌性	蓋、橢圓罐
T21/2	55±3	0.29	293.5~365.6	365.6	26	8.2	具有T2的拉伸性能和T3的強韌性	栓蓋
T3	57±3	0.28	316.4~386.7	386.7	22	8.0	輕沖擊	一般罐底、蓋和瓶蓋
T4	63±3	0.26	344.5~414.8	414.8	18	7.7	有強的韌性	具有強韌性的一般罐底、蓋和身
T5	65±3	0.24	379.7~450.0	450.0	17	7.3	能耐壓曲	底、蓋和真空罐
T6	70±3	0.20		465	11	6.9	強度非常大	啤酒罐、碳酸飲料罐、壓力罐
T4CA	61±3	0.26		410			具有韌性，有一定加工性能>	一般罐的底、蓋和身
T5CA	65±3	0.24		425			沒有添加磷，能耐壓曲	一般罐的底、蓋和身
T6CA	70±3	0.20		530			強度非常大	啤酒罐、碳酸飲料罐、壓力罐
DR-8	73±3	0.15		560			韌性強	小直徑罐及啤酒、碳酸飲料罐
DR-9	76±3	0.26		630			韌性很強	大直徑罐底、身、蓋
DR-10	80±3	0.25		700			用添加氮的鋼，有高強度	啤酒、碳酸飲料罐的蓋和身

國家標準GB/T2520-2000《冷軋電鍍錫薄鋼板》規定的一次冷軋鍍錫板力學性能的交貨條件如表二所示。

鋼級	不同厚度鍍錫板硬度值（HR30Tm）
	厚度≤0.21mm		0.21mm<厚度≤0.28mm		厚度>0.28mm
	公稱值	平均值范圍	公稱值	平均值范圍	公稱值	平均值范圍
TH50+SE	53max	≤53	52max	≤52	51max	≤51
TH52+SE	53	±4	52	±4	51	±4
TH55+SE	56	±4	55	±4	54	±4
TH57+SE	58	±4	57	±4	56	±4
TH61+SE	62	±4	61	±4	60	±4
TH65+SE	65	±4	65	±4	64	±4

2、金屬薄板硬度測量的測砧效應

鍍錫板等金屬薄板的硬度檢測通常采用洛氏硬度測試，而不采用任何其他試驗方法。采用洛氏硬度計和表面洛氏硬度計而不發生測砧效應時，對試驗材料要求的最小硬度值在國家標準GB/T230.1-2004中國有規定。該標準要求硬度試驗后試樣背面不得出現可見的變形痕跡。

“測砧效應”就是指試樣在進行硬度測試時，因試樣厚度較薄，在壓頭的作用下，變形硬化區域穿透試樣，達試樣下面的測砧，這時試樣背面就會產生可見的變形痕跡。這時試驗力會穿過試樣，在測砧上消耗掉一部分，因此測得的硬度值是不真實的。這種因試樣厚度不足，使試驗力消耗在測砧上一部分，造成硬度測試失準的現象叫做硬度試驗的“測砧效應”。

3、“測砧效應”的對策

在鍍錫板等金屬薄板的硬度測試時，會經常遇到發生“測砧效應”的情況。在這種情況下，應嚴格按照國家標準GB/T230.1-2004的規定，選擇合適的硬度標尺，選用較小的試驗力進行測試。

為了避免“測砧效應”的產生，有一種做法是將相同材料的幾片試樣迭加在一起進行測試。這種方法是不可取的。因為幾層試樣的接觸面之間會產生相對滑動，這時的測試值也是不準確的。

當試樣厚度低到即使采用最小試驗力的標尺仍然會產生“測砧效應”時，還有一種方法可以采用，這就是國家標準GB/T230.1-2004附錄A和國際標準ISO6508-1-1999附錄A中給出的“薄片產品的HR30Tm硬度試驗”。這種方法適用于可以采用鋼球壓頭的冷軋薄鋼板、不銹鋼薄鋼板、鍍錫板、鍍鋅板、黃銅板等材料。

HR30Tm試驗除采用表面洛氏HR30T標尺之外，也可以采用HR15T或HR45T標尺。美國標準規定，鍍錫板硬度要在金剛石點砧座上測試，對于厚度為0.0216~0.0303英寸（0.55~0.77mm）的鍍錫板材料可以采用HR45T標尺，對于厚度為 0.0084~0.0215英寸（0.21~0.55mm）的鍍錫板材料可以用HR30T標尺，對于厚度小于0.0083英寸（0.21mm）的鍍錫板材料，可以用HR15T標尺。所有測試值都要用HR30Tm來表示。HR15T和HR45T標尺下的測試值要換算成HR30Tm標尺的硬度值。中國標準GB/T2520-2000附錄B中給出了HR15T和HR30Tm的換算表如表三所示：

HR15T和HR30Tm換算表

HR15T	HR30Tm	HR15T	HR30Tm
92.0	80.5	83.5	63.5
91.5	79.5	83.0	62.5
91.0	78.0	82.5	61.5
90.5	77.5	82.0	60.0
90.0	76.0	81.5	59.5
89.5	75.5	81.0	58.5
89.0	74.5	80.5	57.0
88.5	74.0	80.0	56.0
88.0	73.0	79.5	55.0
87.5	72.0	79.0	54.0
87.0	71.0	78.5	53.0
86.5	70.0	78.0	51.5
86.0	69.0	77.5	51.0
85.5	68.0	77.0	49.5
85.0	67.0	76.5	49.0
84.5	66.0	76.0	47.5
84.0	65.0

4、用于薄片產品硬度測試的HR30Tm試驗

用于包括鍍錫板在內的薄片產品硬度測試的HR30Tm試驗，其試驗條件與HR30T相似，經供需雙方協商，允許試樣背面出現變形痕跡。多年的應用證明這項試驗用于比較目的是非常令人滿意的。它可用于硬度值在80HR30T以下，厚度小于0.6mm，直至產品標準中給出的最小厚度的產品。這項試驗需要使用一個金剛石點砧座（支承面很小，端面嵌有金剛石的測砧），如圖1所示。金剛石的表面應是一個經過高度拋光的平面，這種金剛石點砧座可以為試樣下表面提供一個標準的磨擦條件。這樣就可以提高硬度測試的重復性。

5、鍍錫板的硬度測試

鍍錫板的硬度測試以往大多采用臺式表面洛氏硬度計，采用普通鋼質平測砧，測試HR30T硬度。例如2001年版的寶鋼企業標準Q/BQB450-2001中就規定鍍錫板的硬度用HR30T來表示。

近年來，由于關于鍍錫板的國家標準GB/T2520-2000開始采用了國際上通用的HR30Tm硬度表示方法，關于洛氏硬度試驗的國家標準GB/T230.1-2004中也規定了HR30Tm硬度試驗方法，因此國內已開始采用金剛石測砧、測試鍍錫板的HR30Tm硬度值。例如2003年版的寶鋼企業標準Q/BQB450-2003中就將硬度的表示方法由HR30T改為HR30Tm。

但是，測試HR30Tm硬度需要一個金剛石測砧，而國產的洛氏硬度計很少有這種配件可以選購。近期筆者了解到在上海的一家合資硬度計廠可以購到這種金剛石測砧，但是價格高達9000多元。由于合適的金剛石測砧難以買到，臺式的表面硬度計又比較貴。因此，HR30Tm硬度表示方法在國內鍍錫板行業的應用還不普遍。特別是在鍍錫板的使用廠家方面，盡管人們也意識到鍍錫板的硬度很重要，它關系到加工產品的質量，關系到生產效率和企業效益。但是多數企業都沒有對購進的鍍錫板材進行硬度復檢。

現在情況不同了，沈陽天星測控儀器有限公司已經生產出了PHR系列便攜式表面洛氏硬度計，它的重量只有臺式機的百分之一，價格只有臺式機的一半，精度與臺式機相同，都符合關于洛氏硬度試驗方面的國家標準GB/T 230.1-2004的規定。作為選購件，沈陽天星公司還可提供用于測試HR30Tm硬度的金剛石點砧座，它的價格只有國內同類產品的五分之一。

測試鍍錫板的硬度，可以選用PHR-1S型表面洛氏硬度計，它的重量只有0.7kg，可以測試厚度為0.05~25mm的板帶材料，測試內徑26mm以上的管材內壁硬度，測試內徑30mm以上的管材外壁硬度。配上金剛石點砧座就可以測試鍍錫板的HR30Tm硬度。這種儀器可以方便地帶到生產現場、銷售現場和材料倉庫去使用。可以用于鍍錫板生產廠的在線質量控制，也可以用于鍍錫板使用廠的材料復檢，還可以帶到鋼材市場去選購材料。如果配上一個選購件支承座，還可以放到一個平臺上（例如辦公桌）進行精確測試。

PHR-1S型表面洛氏硬度計非常適于測試鍍錫板的硬度，它的采用必定會給鍍錫板的生產和使用廠家帶來明顯效益。