冷軋金屬薄板和薄帶表面粗糙度、峰值數(shù)和波紋度測(cè)量方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I前言 12規(guī)范性引用文件 l3術(shù)語(yǔ)和定義 14符號(hào)和說明 45原理 56試樣 57測(cè)量要求 58測(cè)量程序 89測(cè)量結(jié)果數(shù)值的修約 810測(cè)試報(bào)告 9附錄A(規(guī)范性)Marciniak杯試樣加工 附錄B(資料性)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)塊驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的示例 附錄C(資料性)濾波中心線波紋度(Wca)的測(cè)量 參考文獻(xiàn) Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T2523—2008《冷軋金屬薄板(帶)表面粗糙度和峰值數(shù)測(cè)量方法》,與GB/T2523—2008相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：——增加了引用文件GB/T6062—2009、GB/T26958.21、GB/T8170和JJF1105(見第2章);——增加了Rz、Rz?max、Wa、Wao.g和Wsa?-s相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義(見第3章);——增加了“符號(hào)和說明”(見第4章);——增加了“原理”一章(見第5章);——將“試樣”作為一章(見第6章，2008年版的4.3);——增加與Rx、Rx?max、Wa、Wao.g和Wsa?s相關(guān)的測(cè)量方法(見8.4、8.5);——增加了“測(cè)量結(jié)果數(shù)值的修約”一章(見第9章);——更改了“測(cè)試報(bào)告”一章(見第10章，2008年版的第6章);——增加了規(guī)范性附錄“Marciniak杯試樣加工”(見附錄A)。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。本文件起草單位：寶山鋼鐵股份有限公司、首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司、深圳萬(wàn)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、首鋼集團(tuán)有限公司、北京時(shí)代之峰科技有限公司、一汽-大眾汽車有限公司、安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。本文件于1990年首次發(fā)布，2008年第一次修訂，本次為第二次修訂。1冷軋金屬薄板和薄帶表面粗糙度、峰值數(shù)和波紋度測(cè)量方法1范圍本文件規(guī)定了冷軋金屬薄板和薄帶表面粗糙度、峰值數(shù)和波紋度的原理、試樣、測(cè)量要求、測(cè)量程序、測(cè)量結(jié)果數(shù)值的修約和測(cè)試報(bào)告。本文件適用于冷軋金屬薄板和薄帶表面粗糙度、峰值數(shù)和波紋度的測(cè)量。也適用于具有表面金屬鍍層的冷軋金屬薄板和薄帶。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T3505—2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法術(shù)語(yǔ)、定義及表面結(jié)構(gòu)參數(shù)GB/T6062—2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法接觸(觸針)式儀器的標(biāo)稱特性GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定JJF1105觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T3505—2009界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。表面平均粗糙度roughnessaverageRa在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)粗糙度輪廓縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值，見圖1。標(biāo)引序號(hào)說明：1——中線。lr——取樣長(zhǎng)度。圖1表面平均粗糙度示意圖2粗糙度輪廓最大高度maximumheightofprofile在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和，見圖2。標(biāo)引序號(hào)說明：1——第一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)的粗糙度輪廓最大高度；2——第二個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)的粗糙度輪廓最大高度；3——第三個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)的粗糙度輪廓最大高度；4——第四個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)的粗糙度輪廓最大高度；5——第五個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)的粗糙度輪廓最大高度；6——五個(gè)取樣長(zhǎng)度中粗糙度輪廓最大高度的最大值，Rx?max;7——中線；lr——取樣長(zhǎng)度；ln——評(píng)定長(zhǎng)度。圖2粗糙度輪廓最大高度Rz和粗糙度輪廓最大高度的最大值Rz?max示意圖與粗糙度輪廓中線等間距的上下邊界線間的垂直距離。注1:單位為微米(μm)。注2:上下邊界線是與輪廓中線等間距的兩條平行線。RPc(或PPI)注：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度為厘米時(shí)峰值數(shù)表示為RPc[單位長(zhǎng)度為英寸(in)時(shí)表示為PPI],見圖3。3標(biāo)引序號(hào)說明：1——計(jì)數(shù)的峰；2——帶寬上邊界線；3——帶寬下邊界線；4——中線。圖3峰值數(shù)示意圖儀器在X軸方向測(cè)量的長(zhǎng)度。對(duì)原始輪廓連續(xù)應(yīng)用λf和λc兩個(gè)輪廓濾波器以后形成的輪廓。波紋度輪廓的算術(shù)平均偏差arithmeticalmeandeviationofwavinessprofile在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)波紋度輪廓縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值，按照公式(1)計(jì)算。 (1)波紋度輪廓的算術(shù)平均值arithmeticalmeanofwavinessprofile在一個(gè)評(píng)定長(zhǎng)度內(nèi)波紋度輪廓縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值，按照公式(2)計(jì)算。 (2)3.10濾波波紋曲線filteredwavinesscurve在原始輪廓中采用λc抑制短波部分后得到的曲線。4具有幾何輪廓形狀在取樣長(zhǎng)度內(nèi)與輪廓走向一致的基準(zhǔn)線。在取樣長(zhǎng)度內(nèi)由該線劃分輪廓使上下兩邊的面積相等。3.12從濾波波紋曲線中采用λf抑制長(zhǎng)波部分得到的曲線。沿濾波中心線波紋曲線采集長(zhǎng)度為l的一部分，濾波中心線波紋曲線用Z=f(x)表示，將取樣部分的中心線作為X軸，其垂直放大的方向作為Z軸，則用公式(3)來(lái)定義濾波中心線波紋度Wc?,單位[(f(x)]c——濾波中心線波紋曲線上對(duì)應(yīng)X位置的Z值。4符號(hào)和說明本文件使用的符號(hào)和相應(yīng)的說明見表1。表1符號(hào)和說明符號(hào)說明單位Apx垂直于軋制方向的塑性伸長(zhǎng)率%Apy軋制方向的塑性伸長(zhǎng)率%d凸模直徑?jīng)_制Marciniak杯時(shí)，杯底產(chǎn)生塑性變形的平坦區(qū)域的直徑凹模內(nèi)徑hMarciniak杯的高度粗糙度或波紋度評(píng)定長(zhǎng)度粗糙度取樣長(zhǎng)度儀器在X軸方向的測(cè)量長(zhǎng)度波紋度取樣長(zhǎng)度表面平均粗糙度RPc(或PPI)單位長(zhǎng)度為厘米時(shí)峰值數(shù)(或單位長(zhǎng)度為英寸時(shí)峰值數(shù))—R≈粗糙度輪廓最大高度Rx?max五個(gè)取樣長(zhǎng)度中粗糙度輪廓最大高度的最大值，見圖25符號(hào)說明單位針尖半徑波紋度輪廓的算術(shù)平均偏差Wao,sWca濾波中心線波紋度Wsa?-sλs為8μm、λc為1mm和λf為5mm條件下波紋度輪廓的算術(shù)平均值波紋度輪廓中線——確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器確定存在于表面上的波紋度與比它更長(zhǎng)的波的成分之間相交界限的濾波器確定存在于表面上的粗糙度與比它更短的波的成分之間相交界限的濾波器輪廓濾波器由其截止波長(zhǎng)值來(lái)標(biāo)識(shí)。5原理將一個(gè)具有一定角度和針尖半徑的金剛石觸針，以規(guī)定的接觸力垂直放置在試樣表面上并按規(guī)定的速率作直線移動(dòng)。觸針隨試樣表面輪廓形狀作垂直起伏運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的微小位移通過電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并加以處理，即可得到Ra、Rz、R≈?max、RPc(PPI)、Wa、Wao.和Wsa1s6試樣6.1取樣位置應(yīng)按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或者協(xié)議的規(guī)定。未規(guī)定時(shí)在能代表整個(gè)金屬薄板和薄帶的粗糙度、波紋度狀態(tài)的位置上截取，一般位于板帶寬度的二分之一處。6.2Ra、Rx、Rx?max、RPc(或PPI)、Wa以及不需沖制成Marciniak杯測(cè)量Waog和Wsa?s的試樣，推薦采用邊長(zhǎng)(或直徑)為100mm的正方形(或圓形)。6.3需沖制成Marciniak杯測(cè)量Waos和Wsais時(shí)，樣坯邊長(zhǎng)至少為220mm×220mm。Marciniak杯底兩個(gè)方向的塑性伸長(zhǎng)率(A,和Apy)和試樣數(shù)量按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或者協(xié)議的規(guī)定。Marciniak杯試樣加工方法應(yīng)符合附錄A的規(guī)定。6.4樣坯和試樣應(yīng)平坦、無(wú)擦傷、無(wú)劃痕。試樣表面不應(yīng)有銹斑、污點(diǎn)和其他表面缺陷。6.5測(cè)量前應(yīng)用丙酮或酒精擦洗試樣的測(cè)量區(qū)域，并立即測(cè)量。7測(cè)量要求7.1儀器7.1.1粗糙度儀器應(yīng)按照J(rèn)JF1105的要求進(jìn)行校準(zhǔn)。7.1.2用接觸(觸針)式儀器直接測(cè)量輪廓的儀器來(lái)進(jìn)行輪廓曲線的數(shù)據(jù)采集和處理。儀器應(yīng)具備高斯濾波(參見GB/T26958.21)和指數(shù)濾波。Y(λ)=2-(x2/a2)-2-C(a-2+xr2)/a2□…(4)67.1.3觸針角度的公稱值及公差的相關(guān)信息見表2。表2觸針角度的公稱值及公差觸針角度公稱值觸針角度公差一0.09rad(一5°)一0.18rad(—10°)7.1.4觸針的針尖半徑(rin)及公差的相關(guān)信息見表3,觸針的最大測(cè)量力不應(yīng)超過表3所示數(shù)值，最小測(cè)量力要足以使觸針與試樣表面連續(xù)地接觸。表3觸針的針尖半徑及公差觸針針尖半徑公稱值觸針針尖半徑公差觸針針尖與試樣表面間的最大力N20.000750.004士2.50.0167.1.5測(cè)量Ra、R≈、Rx?max和RPc(或PPI)時(shí)，如果沒有其他規(guī)定，應(yīng)采用針尖角度公稱值為60°的觸針，按照GB/T6062—2009中4.4的規(guī)定，針尖半徑(ri)的標(biāo)準(zhǔn)值與對(duì)應(yīng)于截止波長(zhǎng)(λc和λs)標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系應(yīng)符合表4給出的特征值。表4針尖半徑與對(duì)應(yīng)于截止波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系mm針尖半徑最大值最大采樣長(zhǎng)度間距22885對(duì)于Ra>0.5μm或Rx>3μm的表面，通?？梢允褂胷ip=5μm的測(cè)針，在測(cè)量結(jié)果中沒有明顯差別。當(dāng)截止波長(zhǎng)(λs)為2.5μm和8μm時(shí)，采用推薦針尖半徑的觸針，其機(jī)械濾波所致的衰減特性將位于定義的傳輸帶之外。因此，觸針半徑或形狀的微小變化對(duì)根據(jù)測(cè)量輪廓計(jì)算的參數(shù)值的影響可以忽略不計(jì)。如果需采用其他截止波長(zhǎng)組合，則應(yīng)指定所用的截止波長(zhǎng)組合。7.1.6測(cè)量Wa、Wao,g和Wsa?s時(shí)，推薦采用針尖用其他針尖角度和半徑(rip)更小的觸針。7.2測(cè)量條件濾波選擇依據(jù)如下：7——測(cè)量Ra、Rz、Rz?max、RPc(或PPI)和Wa采用高斯濾波；——測(cè)量Wao.s采用五次多項(xiàng)式回歸后再高斯濾波；——測(cè)量Wsa?s采用指數(shù)濾波或高斯濾波。7.2.2粗糙度和峰值數(shù)7.2.2.1測(cè)量冷軋金屬薄板和薄帶的Ra、RPc(PPI)以及Rz、Rx?max的標(biāo)準(zhǔn)取樣長(zhǎng)度(lr=λc)和評(píng)定長(zhǎng)度一般宜符合表5和表6給出的技術(shù)特征值，或按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或者協(xié)議的規(guī)定。表5測(cè)量Ra和RPc(PPI)的標(biāo)準(zhǔn)取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度選用取樣長(zhǎng)度(lr)mm評(píng)定長(zhǎng)度(ln)>0.006～0.020.08>0.02～0.10.25>0.1～2.0>2.0～10,0>10.0～80.040.0表6測(cè)量Rz、Rz,max的標(biāo)準(zhǔn)取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度選用Rx、Rx?max取樣長(zhǎng)度(lr)mm評(píng)定長(zhǎng)度(ln)mm>0.1～0.5>0.5～10.C>10.0～50.07.2.2.2測(cè)量峰值數(shù)的帶寬應(yīng)按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或者協(xié)議的規(guī)定。7.2.2.3測(cè)量長(zhǎng)度(lt)應(yīng)不小于7lr,其中評(píng)定長(zhǎng)度應(yīng)不小于5lr。7.2.3波紋度測(cè)量冷軋金屬薄板和薄帶波紋度的截止波長(zhǎng)、取樣長(zhǎng)度、評(píng)定長(zhǎng)度和測(cè)量長(zhǎng)度應(yīng)符合表7給出的技術(shù)特征值。表7測(cè)量波紋度的截止波長(zhǎng)、取樣長(zhǎng)度、評(píng)定長(zhǎng)度和測(cè)量長(zhǎng)度選用波紋度最大采樣長(zhǎng)度間距“888Wao.s8——Wsa?-?”815參見GB/T6062—2009表1。b計(jì)算Wsa時(shí)，測(cè)量長(zhǎng)度頭尾各去除1/2λf。87.2.4觸針移動(dòng)速率測(cè)量時(shí)，觸針移動(dòng)速率應(yīng)不大于1mm·s-1。8測(cè)量程序8.1測(cè)量應(yīng)在(20±10)℃的溫度下進(jìn)行，否則應(yīng)在測(cè)試報(bào)告中注明。8.2測(cè)量前應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)儀器進(jìn)行檢查，Ra測(cè)量值的相對(duì)誤差應(yīng)不超過±5%。8.3測(cè)量臺(tái)應(yīng)平穩(wěn)，測(cè)量應(yīng)在干燥、無(wú)震動(dòng)和無(wú)腐蝕性氣氛的條件下進(jìn)行。8.4測(cè)量Ra、Rx、Rx?max、RPc(或PPI)時(shí)，將試樣平放在測(cè)量臺(tái)上。測(cè)量面和觸針行程方向應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議的規(guī)定，未規(guī)定時(shí)觸針行程方向應(yīng)垂直于軋制方向。每塊試樣的測(cè)量面至少應(yīng)測(cè)量三次，測(cè)量結(jié)果取其算術(shù)平均值。注：附錄B給出了驗(yàn)證Ra和RPc(或PPI)測(cè)量結(jié)果的示例。8.5測(cè)量Wa、Wao.g和Wsa?s時(shí)，將試樣平放在測(cè)量臺(tái)上，觸針行程方向應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議的規(guī)定，未規(guī)定時(shí)觸針行程方向應(yīng)平行于軋制方向。每個(gè)試樣至少應(yīng)進(jìn)行三次間隔約為15mm的相互平行的測(cè)量；對(duì)于Marciniak杯試樣，測(cè)量位置應(yīng)在Marciniak杯試樣頂部中心區(qū)域，如圖4所示。測(cè)量結(jié)果取三次測(cè)量的算術(shù)平均值。8.6濾波中心線波紋度(WcA)的測(cè)量見附錄C。標(biāo)引序號(hào)說明：1——測(cè)量軌跡；2——測(cè)量間隔；3——軋制方向。圖4Marciniak杯試樣上波紋度測(cè)量位置示意圖9測(cè)量結(jié)果數(shù)值的修約測(cè)量結(jié)果數(shù)值應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議的規(guī)定進(jìn)行修約。如未規(guī)定具體要求，應(yīng)按照如下要求進(jìn)行修約，修約的方法按照GB/T8170?！猂Pc(PPI)修約至1。910測(cè)試報(bào)告如適用，測(cè)試報(bào)告至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：a)本文件編號(hào)；b)試樣編號(hào)；d)觸針角度及針尖半徑；e)測(cè)量方向；f)測(cè)量選擇的λs、λc和λf長(zhǎng)度(采用時(shí));的測(cè)量結(jié)果(需要測(cè)量時(shí))及Wao.g和Wsa?5的塑性伸長(zhǎng)率(采用Marciniak杯試樣時(shí));h)RPc(或PPI)的測(cè)量結(jié)果及所用帶寬(需要測(cè)量時(shí));i)所有不同于本文件規(guī)定的測(cè)量條件。(規(guī)范性)Marciniak杯試樣加工A.1試樣加工設(shè)備采用薄板成形試驗(yàn)設(shè)備。Marciniak模具和試樣的橫截面示意圖見圖A.1。凸模直徑d≥120mm,凹模內(nèi)徑建議取120%的凸模直徑。除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議中另有規(guī)定，Marciniak杯試樣底部的塑性伸長(zhǎng)應(yīng)采用相機(jī)支持的位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量，位移測(cè)量應(yīng)準(zhǔn)確到±0.02mm。標(biāo)引序號(hào)說明：2—-試樣杯底產(chǎn)生塑性變形的平坦區(qū)域；3——試樣；4——凸模；5——壓邊圈；d——凸模直徑；d?——試樣杯底產(chǎn)生塑性變形的平坦區(qū)域的直徑；h——Marciniak杯的高度。圖A.1Marciniak模具和試樣的橫截面示意圖A.2試樣加工將邊長(zhǎng)至少為220mm×220mm的樣坯放置到薄板成形試驗(yàn)設(shè)備上，施加合適的壓邊力(確保試樣在壓邊圈內(nèi)不產(chǎn)生徑向變形),凸模以0.3mm·s-1～1.0mm·s-'之間的沖制速率，將樣坯沖制成Marciniak杯試樣。試樣底部平坦區(qū)域的直徑(d?)應(yīng)不小于100mm,杯底兩個(gè)方向的塑性伸長(zhǎng)率(Apx和Apg)應(yīng)符合雙方的商定值。當(dāng)杯底兩個(gè)相互垂直方向的塑性伸長(zhǎng)率(A和A)在5%～10%時(shí)，Marciniak杯的高度(h)通常在10mm～20mm之間。Marciniak杯試樣形貌見圖A.2。圖A2Marciniak杯試樣形貌(資料性)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)塊驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的示例B.1本附錄給出了驗(yàn)證Ra和RPc(或PPI)測(cè)量結(jié)果的示例。B.2本示例采用的Ra標(biāo)準(zhǔn)塊，其表面具有三角波輪廓，波形角度為150°,峰谷高度差為12.192μm(480μin)(見圖B.1),該標(biāo)塊的標(biāo)稱值Ra=3.035μm(119.5μin),沒有給出RPc或者PPI的標(biāo)稱值。根據(jù)Ra和RPc(或PPI)的定義，可計(jì)算得到該標(biāo)準(zhǔn)塊的理論值Ra=3.048μm(120μin),RPc=110(或PPI=279)。驗(yàn)證時(shí)的實(shí)際測(cè)量值Ra=3.048μm(120μin),PPI在279～281之間波動(dòng)。對(duì)比該標(biāo)準(zhǔn)塊的理論值、標(biāo)稱值和實(shí)際測(cè)量值，可以判斷該標(biāo)準(zhǔn)塊Ra的標(biāo)稱值可信度較高，RPc或者PPI沒有標(biāo)稱值，但是可以用理論值作為標(biāo)稱值使