石油焦硬度完整測定方法

石油焦行業(yè)分兩類硬度體系：

工業(yè)通用：哈氏可磨性指數(shù) HGI（行業(yè)默認(rèn) “硬度指標(biāo)”，破碎 / 磨粉性能）

材料表面壓痕硬度：莫氏、電炭洛氏、維氏（塊狀致密煅后焦微觀硬度）

一、哈氏可磨性指數(shù) HGI（主流檢測，炭陽極 / 煅后焦強(qiáng)制指標(biāo)）

1. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)：YS/T 587.14-2010《炭陽極用煅后石油焦 哈氏可磨性指數(shù)測定》人人文庫

國際：ASTM D5003/D5003M-23 石油焦 HGI 標(biāo)準(zhǔn)分析測試百...

2. 原理

標(biāo)準(zhǔn)壓力、固定轉(zhuǎn)數(shù)研磨定量焦樣，篩分細(xì)粉量表征易磨程度；HGI數(shù)值越大，焦炭越軟、越容易粉碎；數(shù)值越小，硬度越高、難磨。

常規(guī)范圍：生焦 45～75，煅后焦 30～60，針狀焦 35～50。

3. 儀器清單

哈氏可磨性測定儀（研磨壓力 284±2N，轉(zhuǎn)數(shù) 60 圈固定）

振篩機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)套篩：1.18mm、0.6mm、75μm (0.075mm)

二分器、烘箱、電子天平（精度 0.01g）

4. 樣品制備

焦炭破碎，全部通過 4.75mm 篩；四分法縮分

105℃烘干至恒重，冷卻至室溫

篩分取0.6～1.18mm粒度區(qū)間，準(zhǔn)確稱取 50g 待測樣

5. 測試步驟

50g 試樣全部倒入哈氏研磨碗，鎖緊裝置

加載 284N 壓力，啟動(dòng)儀器勻速旋轉(zhuǎn) 60 圈自動(dòng)停機(jī)

取出全部物料，用 75μm 篩振篩 10min，分離篩上粗料、篩下細(xì)粉

收集75μm 篩上剩余粗料稱重，記為 m（單位 g）

6. 計(jì)算公式

HGI=13+6.93×(50?m)

例：篩上剩余 22g → HGI=13+6.93×28=207.04（錯(cuò)誤，僅公式演示）

7. 平行與精密度

同一樣品做 2 次平行，差值≤2HGI 單位取平均；超差復(fù)測。

塊狀石油焦壓痕硬度（致密煅后焦 / 針狀焦微觀硬度）

方法 1：電炭專用洛氏硬度 HR（Zui常用塊狀表面硬度）

標(biāo)準(zhǔn)

JB/T 8133.3、DIN 51917（碳素材料鋼球壓痕洛氏硬度）北京沃威科...

適用

大塊煅后石油焦、成型炭塊，表征表面抗壓痕變形能力

試樣要求

焦炭切割成≥10mm 厚試塊，表面砂紙逐級(jí)打磨拋光，無裂紋、氣孔凹坑

試樣底部平整，保證垂直受壓

測試參數(shù)

壓頭：1.588mm 硬質(zhì)合金鋼球

初試驗(yàn)力 + 主試驗(yàn)力按電炭專用標(biāo)尺加載，保荷 10～15s

每塊樣品測 5 點(diǎn)，點(diǎn)間距≥3 倍壓痕直徑，剔除異常值取平均

方法 2：莫氏硬度（簡易現(xiàn)場定性）

僅做粗略分級(jí)，無jingque數(shù)值：

生石油焦：莫氏 2～3（指甲難劃、銅鑰匙可劃痕）

1200℃煅后焦：莫氏 4～5（普通小刀劃不動(dòng)）

高溫針狀焦：莫氏 5～6（石英可劃痕）

局限：只能分級(jí)，不能定量對(duì)比磨粉加工性能，工業(yè)不做質(zhì)控依據(jù)。

方法 3：維氏顯微硬度 HV（微觀晶粒硬度，科研用）

拋光焦樣金相試樣，顯微壓頭測微晶區(qū)域硬度；多用于煅燒溫度、晶體結(jié)構(gòu)對(duì)比，生產(chǎn)質(zhì)控極少使用。

輔助機(jī)械強(qiáng)度（常與硬度配套檢測）

轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度：模擬運(yùn)輸磨損，轉(zhuǎn)鼓后大顆粒保留率越高，焦炭硬、耐磨

單顆?？箟簭?qiáng)度：壓力機(jī)壓碎單顆焦粒，記錄破碎載荷，顆粒硬度直接量化

沖擊韌性：落錘沖擊測破碎率，高硬度焦炭沖擊后細(xì)粉少

不同場景選用建議

炭素廠、預(yù)焙陽極生產(chǎn)、磨粉工序質(zhì)控 → 優(yōu)先測 HGI 哈氏可磨性（行業(yè)統(tǒng)一指標(biāo)）

大塊煅后焦來料表面硬度、成品炭塊硬度 → 電炭洛氏 HR

實(shí)驗(yàn)室晶體 / 煅燒工藝研究 → 維氏顯微 HV

現(xiàn)場快速粗略判斷軟硬 → 莫氏硬度筆簡易測試

關(guān)鍵影響因素（硬度變化規(guī)律）

煅燒溫度：溫度越高，石墨化度提升，焦炭硬度上升，HGI 下降（更難磨）

原料油：渣油重質(zhì)組分高、針狀結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，煅后硬度更高

粒度與生焦結(jié)構(gòu)：海綿焦偏軟（HGI 高），針狀焦致密堅(jiān)硬（HGI 低）

揮發(fā)分：生焦揮發(fā)分高質(zhì)地偏軟，煅燒脫揮發(fā)分后硬度顯著提升

軟質(zhì)泡棉硬度檢測完整方案

軟質(zhì)泡棉（PU 海綿、慢回彈、乳膠、EVA軟泡、開孔 PVC 泡棉）分兩大主流檢測體系：壓陷硬度 IFD/CLD（國標(biāo)GB/T10807，行業(yè)承載力指標(biāo)）、邵氏硬度（手持快速檢測，GB/T531.2），兩種方法適用場景、儀器、標(biāo)準(zhǔn)完全區(qū)分。

壓陷硬度試驗(yàn)機(jī)測試實(shí)拍

方法 1：壓陷硬度（IFD/CLD，仲裁 /出貨必測）

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)：GB/T 10807-2006（等同 ISO2439）

美標(biāo)：ASTM D3574 Test H（IFD壓陷力變形）img42.huaj...

1. 適用場景

床墊、沙發(fā)、汽車座椅、包裝緩沖大塊泡棉；表征支撐力、坐感軟硬，是行業(yè)驗(yàn)收、材料分級(jí)核心指標(biāo)，可對(duì)比泡棉支撐均勻度。

2. 試樣要求

標(biāo)準(zhǔn)尺寸：380×380mm，厚度50±2mm；厚度不足可疊加（報(bào)告需備注）

狀態(tài)調(diào)節(jié)：23±2℃、50±5% RH環(huán)境放置≥16h；新發(fā)泡泡棉需熟化 72h 再測

每組至少 3塊試樣，泡孔有方向性統(tǒng)一壓入方向東建標(biāo)準(zhǔn)技...

3. 儀器參數(shù)

wanneng材料試驗(yàn)機(jī)配套直徑 200mm圓形平壓頭，下壓速度 100±20mm/min

4. 三種標(biāo)準(zhǔn)測試流程

方法 A：壓陷硬度指數(shù) HA（實(shí)驗(yàn)室對(duì)比，40%壓縮）

預(yù)壓 3 次：壓至 70%厚度，完全卸載

第四次下壓至40% 原始厚度，停留 30s讀取力值（單位 N/kPa），記 HA40

方法 B：壓陷硬度特性HB（完整支撐曲線，Zui常用）

預(yù)壓 3 次后，依次壓縮并保壓 30s讀數(shù)：

25%壓縮（HB25，輕壓軟度）

40%壓縮（HB40，常規(guī)支撐）

65%壓縮（HB65，重壓支撐）

可計(jì)算舒適系數(shù) =HB65/HB25，數(shù)值越高軟硬分層越舒服

方法 C：快速質(zhì)檢法

預(yù)壓后壓至 40%厚度，讀取瞬時(shí)峰值，生產(chǎn)線快速篩查用技術(shù)鄰

5. 結(jié)果表達(dá)

IFD25/IFD40/IFD65（N）；國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)單位kPa

方法 2：邵氏硬度（手持簡易檢測，小件 /薄泡棉）

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 531.2-2008、ASTMD2240

三款硬度計(jì)選型（核心區(qū)分）

表格

硬度計(jì)型號(hào) 適用泡棉 硬度區(qū)間典型產(chǎn)品

邵氏 00（00 Shore）超軟泡棉、慢回彈記憶棉、凝膠泡棉 0~100 00 枕頭、慢回彈墊片、超薄密封泡棉

邵氏 C 常規(guī)中軟 PU 海綿、開孔包裝泡棉10~90 HC 包裝內(nèi)襯、家具薄海綿、鞋材泡棉

邵氏 A 偏硬發(fā)泡橡塑、密實(shí)發(fā)泡橡膠 20~90HA EVA 軟泡、復(fù)合發(fā)泡墊

禁止邵氏 D 測軟泡（D 用于硬塑料 /硬泡）維庫儀器儀...

1. 試樣要求

厚度≥6mm；不足時(shí)Zui多兩層疊加，接觸面無空隙，報(bào)告注明疊加

表面平整無破損、無脫模劑、無凸起泡孔

調(diào)節(jié)溫濕度23±2℃平衡≥1h

2. 操作步驟

試樣放置硬質(zhì)實(shí)心平臺(tái)（不能墊海綿 /橡膠，否則數(shù)值偏低）

硬度計(jì)垂直于試樣表面，勻速下壓至底座完全貼合試樣

1s 內(nèi)讀取瞬時(shí)值；如需持久硬度保持 15s讀數(shù)

同一試樣間隔≥6mm 測 5點(diǎn)，去掉極值取平均值

3. 誤差控制

必須搭配專用測試機(jī)架，手持易傾斜導(dǎo)致誤差 ±5~10度

定期用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊校準(zhǔn)

兩種檢測方法對(duì)比（選型參考）

壓陷硬度 IFD

優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)客觀、可反映支撐舒適度、可做仲裁、符合家具/ 汽車行業(yè)國標(biāo)驗(yàn)收

缺點(diǎn)：試樣尺寸大、設(shè)備昂貴、測試耗時(shí)

適用：成品坐墊、床墊、材料入庫檢驗(yàn)、第三方檢測報(bào)告

邵氏硬度

優(yōu)點(diǎn)：便攜、小件 /薄料可測、產(chǎn)線快速巡檢、成本低

缺點(diǎn)：單點(diǎn)局部硬度，無法反映整體支撐，不能替代IFD 做產(chǎn)品驗(yàn)收

適用：薄泡棉墊片、密封海綿、來料快速篩查、小件異形泡棉

常見檢測問題與誤差來源

泡棉未熟化 /未恒溫調(diào)節(jié)：硬度整體偏高

邵氏測試底部墊軟性臺(tái)面：讀數(shù)偏低 10~20度

壓陷測試速度過快、保壓不足：力值偏大

試樣翹曲、懸空、泡孔方向性未統(tǒng)一：平行樣數(shù)據(jù)離散

慢回彈記憶棉優(yōu)先用邵氏 00，用邵 C會(huì)測不出有效數(shù)值

配套關(guān)聯(lián)指標(biāo)（硬度配套檢測）

做泡棉性能完整評(píng)估時(shí)，常同步檢測：

壓縮yongjiu變形（回彈持久度）

拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度

回彈率、密度

75% 壓陷yongjiu變形