镀锡板硬度的快速检测
镀锡板的国家标准GB/T2520-2000采用了国际上通用的HR30Tm硬度表示方法。采用PHR-1S型表面洛氏硬度计，配上金刚石砧座可以测试厚度0.05mm以上镀锡板材料的HR30Tm硬度。
镀锡薄钢板是一种外表面镀有一层极薄的纯锡层的钢板，简称镀锡板，又称马口铁。镀锡板具有良好的抗腐蚀性能、良好的冲压成型性能和焊接性能，具有外观光亮、美观的特点，是食品包装的最好材料，此外它还用于饮料、化工、电子等行业。
1、 镀锡板的硬度
镀锡板的力学性能是按硬度分类的。使用都要根据不同的用途选择适合的硬度和硬度。为了减少钢材消耗、降低仓装成本，镀锡板正在向超薄板方向发展，这就更加需要保证镀锡板的力学性能。镀锡板的硬度分类、力学性能和用途如表一所示。
| 硬度等级 | 硬度 HR30T | 试样厚度 /mm | 屈服极限 /MPa | 抗张强度 /MPa | 伸长率 /% | 冲击深度 /mm | 特征 | 用途 |
| T1 | 49±3 | 0.32 | 274.2~330.5 | 330.5 | 29 | 9.3 | 极深冲 | 喷嘴盖、深冲罐 |
| T2 | 55±3 | 0.30 | 288.3~351.6 | 351.6 | 28 | 8.5 | 中等深冲和稍强韧性 | 盖、椭圆罐 |
| T2 1/2 | 55±3 | 0.29 | 293.5~365.6 | 365.6 | 26 | 8.2 | 具有T2的拉伸性能和T3的强韧性 | 栓盖 |
| T3 | 57±3 | 0.28 | 316.4~386.7 | 386.7 | 22 | 8.0 | 轻冲击 | 一般罐底、盖和瓶盖 |
| T4 | 63±3 | 0.26 | 344.5~414.8 | 414.8 | 18 | 7.7 | 有强的韧性 | 具有强韧性的一般罐底、盖和身 |
| T5 | 65±3 | 0.24 | 379.7~450.0 | 450.0 | 17 | 7.3 | 能耐压曲 | 底、盖和真空罐 |
| T6 | 70±3 | 0.20 | 465 | 11 | 6.9 | 强度非常大 | 啤酒罐、碳酸饮料罐、压力罐 | |
| T4CA | 61±3 | 0.26 | 410 | 具有韧性，有一定加工性能> | 一般罐的底、盖和身 | |||
| T5CA | 65±3 | 0.24 | 425 | 没有添加磷，能耐压曲 | 一般罐的底、盖和身 | |||
| T6CA | 70±3 | 0.20 | 530 | 强度非常大 | 啤酒罐、碳酸饮料罐、压力罐 | |||
| DR-8 | 73±3 | 0.15 | 560 | 韧性强 | 小直径罐及啤酒、碳酸饮料罐 | |||
| DR-9 | 76±3 | 0.26 | 630 | 韧性很强 | 大直径罐底、身、盖 | |||
| DR-10 | 80±3 | 0.25 | 700 | 用添加氮的钢，有高强度 | 啤酒、碳酸饮料罐的盖和身 |
国家标准GB/T2520-2000《冷轧电镀锡薄钢板》规定的一次冷轧镀锡板力学性能的交货条件如表二所示。
| 钢级 | 不同厚度镀锡板硬度值（HR30Tm） | |||||
| 厚度≤0.21mm | 0.21mm<厚度≤0.28mm | 厚度>0.28mm | ||||
| 公称值 | 平均值范围 | 公称值 | 平均值范围 | 公称值 | 平均值范围 | |
| 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、金属薄板硬度测量的测砧效应
镀锡板等金属薄板的硬度检测通常采用洛氏硬度测试，而不采用任何其他试验方法。采用洛氏硬度计和表面洛氏硬度计而不发生测砧效应时，对试验材料要求的最小硬度值在国家标准GB/T230.1-2004中国有规定。该标准要求硬度试验后试样背面不得出现可见的变形痕迹。
“测砧效应”就是指试样在进行硬度测试时，因试样厚度较薄，在压头的作用下，变形硬化区域穿透试样，达试样下面的测砧，这时试样背面就会产生可见的变形痕迹。这时试验力会穿过试样，在测砧上消耗掉一部分，因此测得的硬度值是不真实的。这种因试样厚度不足，使试验力消耗在测砧上一部分，造成硬度测试失准的现象叫做硬度试验的“测砧效应”。
3、“测砧效应”的对策
在镀锡板等金属薄板的硬度测试时，会经常遇到发生“测砧效应”的情况。在这种情况下，应严格按照国家标准GB/T230.1-2004的规定，选择合适的硬度标尺，选用较小的试验力进行测试。
为了避免“测砧效应”的产生，有一种做法是将相同材料的几片试样迭加在一起进行测试。这种方法是不可取的。因为几层试样的接触面之间会产生相对滑动，这时的测试值也是不准确的。
当试样厚度低到即使采用最小试验力的标尺仍然会产生“测砧效应”时，还有一种方法可以采用，这就是国家标准GB/T230.1-2004附录A和国际标准ISO6508-1-1999附录A中给出的“薄片产品的HR30Tm硬度试验”。这种方法适用于可以采用钢球压头的冷轧薄钢板、不锈钢薄钢板、镀锡板、镀锌板、黄铜板等材料。
HR30Tm试验除采用表面洛氏HR30T标尺之外，也可以采用HR15T或HR45T标尺。美国标准规定，镀锡板硬度要在金刚石点砧座上测试，对于厚度为0.0216~0.0303英寸（0.55~0.77mm）的镀锡板材料可以采用HR45T标尺，对于厚度为 0.0084~0.0215英寸（0.21~0.55mm）的镀锡板材料可以用HR30T标尺，对于厚度小于0.0083英寸（0.21mm）的镀锡板材料，可以用HR15T标尺。所有测试值都要用HR30Tm来表示。HR15T和HR45T标尺下的测试值要换算成HR30Tm标尺的硬度值。中国标准GB/T2520-2000附录B中给出了HR15T和HR30Tm的换算表如表三所示：
HR15T和HR30Tm换算表
| 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、用于薄片产品硬度测试的HR30Tm试验
用于包括镀锡板在内的薄片产品硬度测试的HR30Tm试验，其试验条件与HR30T相似，经供需双方协商，允许试样背面出现变形痕迹。多年的应用证明这项试验用于比较目的是非常令人满意的。它可用于硬度值在80HR30T以下，厚度小于0.6mm，直至产品标准中给出的最小厚度的产品。这项试验需要使用一个金刚石点砧座（支承面很小，端面嵌有金刚石的测砧），如图1所示。金刚石的表面应是一个经过高度抛光的平面，这种金刚石点砧座可以为试样下表面提供一个标准的磨擦条件。这样就可以提高硬度测试的重复性。
5、镀锡板的硬度测试
镀锡板的硬度测试以往大多采用台式表面洛氏硬度计，采用普通钢质平测砧，测试HR30T硬度。例如2001年版的宝钢企业标准Q/BQB450-2001中就规定镀锡板的硬度用HR30T来表示。
近年来，由于关于镀锡板的国家标准GB/T2520-2000开始采用了国际上通用的HR30Tm硬度表示方法，关于洛氏硬度试验的国家标准GB/T230.1-2004中也规定了HR30Tm硬度试验方法，因此国内已开始采用金刚石测砧、测试镀锡板的HR30Tm硬度值。例如2003年版的宝钢企业标准Q/BQB450-2003中就将硬度的表示方法由HR30T改为HR30Tm。
但是，测试HR30Tm硬度需要一个金刚石测砧，而国产的洛氏硬度计很少有这种配件可以选购。近期笔者了解到在上海的一家合资硬度计厂可以购到这种金刚石测砧，但是价格高达9000多元。由于合适的金刚石测砧难以买到，台式的表面硬度计又比较贵。因此，HR30Tm硬度表示方法在国内镀锡板行业的应用还不普遍。特别是在镀锡板的使用厂家方面，尽管人们也意识到镀锡板的硬度很重要，它关系到加工产品的质量，关系到生产效率和企业效益。但是多数企业都没有对购进的镀锡板材进行硬度复检。
现在情况不同了，沈阳天星测控仪器有限公司已经生产出了PHR系列便携式表面洛氏硬度计，它的重量只有台式机的百分之一，价格只有台式机的一半，精度与台式机相同，都符合关于洛氏硬度试验方面的国家标准GB/T 230.1-2004的规定。作为选购件，沈阳天星公司还可提供用于测试HR30Tm硬度的金刚石点砧座，它的价格只有国内同类产品的五分之一。
测试镀锡板的硬度，可以选用PHR-1S型表面洛氏硬度计，它的重量只有0.7kg，可以测试厚度为0.05~25mm的板带材料，测试内径26mm以上的管材内壁硬度，测试内径30mm以上的管材外壁硬度。配上金刚石点砧座就可以测试镀锡板的HR30Tm硬度。这种仪器可以方便地带到生产现场、销售现场和材料仓库去使用。可以用于镀锡板生产厂的在线质量控制，也可以用于镀锡板使用厂的材料复检，还可以带到钢材市场去选购材料。如果配上一个选购件支承座，还可以放到一个平台上（例如办公桌）进行精确测试。
PHR-1S型表面洛氏硬度计非常适于测试镀锡板的硬度，它的采用必定会给镀锡板的生产和使用厂家带来明显效益。