里氏硬度測試技術(shù)

1、里氏硬度測試技術(shù)里氏硬度測試技術(shù)是國際上繼布、洛、維、肖氏硬度之后新發(fā)展的一種技術(shù)，在國際上的普及程度越來越廣。在中國，里氏硬度技術(shù)已有初步發(fā)展，為了推廣這一先進(jìn)技術(shù)，參照國際標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械工業(yè)部已頒布了“里氏硬度儀技術(shù)條件ZBN7l 010-90”，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局已頒布“金屬里氏硬度試驗(yàn)方法 GB/T 17394-1998”。 一、什么是里氏硬度里氏硬度的概念是由瑞士Dr.Dietmar Leeb博士提出來的，它是一種動(dòng)態(tài)硬度試驗(yàn)法。硬度傳感器的沖擊體在與被測工件沖擊過程中，距工件表面1mm時(shí)的反彈速度與沖擊速度的比值乘以1000，定義為里氏硬度值，以HL表示里氏硬度計(jì)算公式如下：HL=Vb

2、/Va×1000 Vb:表示反彈速度 Va:表示沖擊速度 二、里氏硬度儀的特點(diǎn)1、里氏硬度儀屬動(dòng)載測試法       里氏考察的是沖擊體反彈與沖擊的速度，通過速度修正，可在任意方向上使用，極大地方便了使用者。與肖氏比較，同屬動(dòng)載測試法，但肖氏考察的是沖擊體反彈的垂直高度，因此決定了肖氏硬度儀要垂直向下使用，這勢必在實(shí)際使用中造成很大的局限性；2、里氏硬度儀體積小、重量輕，便于現(xiàn)場硬度檢測     里氏硬度儀的硬度傳感器小如一只筆，可用手直接操作，無需工作臺(tái)，無論是大、重型工件，還是幾何尺寸復(fù)雜的

3、工件，都能容易地檢測。而通常使用的布、洛、維氏硬度計(jì)由于體積龐大，不便于在現(xiàn)場使用，特別是需測試大、重型工件時(shí)，由于硬度計(jì)工作臺(tái)無法容納，所以根本無法檢測。三、里氏硬度與其它硬度的轉(zhuǎn)換     里氏硬度值與其它硬度值(HRC、HRB、HB、HV、HSD)之間有對應(yīng)關(guān)系因此可將里氏值(HL)轉(zhuǎn)換成其它硬度值里氏硬度儀可通過機(jī)內(nèi)微電腦進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 四、不同硬度的分類對比及檢測要求    從微觀形變上分類，布、洛、維氏硬度考察的是材料的塑性形變，表現(xiàn)為壓痕的大小或深度；里、肖氏硬度考察的是材料的彈性形變，表現(xiàn)為反彈速度

4、的大小或高度。 五、里氏硬度儀對測量的要求 1、試樣表面的要求     測試面應(yīng)有金屬光澤，不應(yīng)有氧化皮及其它污物，表面粗糙度應(yīng)符合如下要求：  沖擊裝置類型試件表面粗糙度(um) D、DC型1.6 G型6.3 C型0.4 2、試樣重量要求     試樣必須有足夠的質(zhì)量及剛性以保證在重建過程中不產(chǎn)生位移或彈動(dòng)，質(zhì)量應(yīng)符 合如下要求：   沖擊裝置類型試樣質(zhì)量(Kg)穩(wěn)定放置固定或夾持需耦合D、DC型>5250.052G型>155150.55C型>1.50.51.50.020.5

5、3、試樣厚度要求     試樣應(yīng)有足夠的厚度，最小厚度應(yīng)符合如下要求：  沖擊裝置類型試樣最小厚度(mm)D、DC型5G型10C型1 4、試樣具有表面硬化層，其硬化層深度應(yīng)符合如下要求：  沖擊裝置類型表面硬化層深度 D、DC型0.8 C型0.2 5、對于凹、凸、圓柱面及球面試樣，其表面曲率半徑應(yīng)符合如下要求：  沖擊裝置類型表面曲率半徑(mm) D、DC型30 C型50 對于表面為曲面的試樣，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)闹苇h(huán)，以保證沖擊頭沖擊瞬間位置偏差在0.5mm之內(nèi)。 6、試樣不應(yīng)帶有磁性。 7、每個(gè)測量點(diǎn)間距應(yīng)

6、大于34mm，不可在同一點(diǎn)上重復(fù)測試，否則會(huì)引起較大的誤差。同時(shí) 會(huì)減短傳感器的使用壽命。 七、影響測試精度的幾個(gè)問題    由于里氏硬度儀是在動(dòng)態(tài)力作用下測定金屬硬度的，所以影響測試結(jié)果準(zhǔn)確性的因素比較多，故應(yīng)對這些因素如以一定的限制，主要包括: 試驗(yàn)條件、試驗(yàn)對象、操作技術(shù)和數(shù)據(jù)處理等幾個(gè)關(guān)健環(huán)節(jié)，下面將就一些具體問題探討一下： 1、 試件曲率對精度的影響，     在現(xiàn)場工作中，經(jīng)常遇到曲面的試件，各種曲面對硬度測試結(jié)果的影響不同，在正確操作的情況下，沖擊體落在試件表面瞬間的位置與平面試件相同，故通用支撐環(huán)即

7、可。但當(dāng)曲率小到一定尺寸時(shí)，由于平面條件的變形和彈性狀態(tài)相差顯著，會(huì)使沖頭回彈速度偏低，從而使里氏硬度示值偏低。 2、數(shù)據(jù)換算產(chǎn)生的誤差      里氏硬度換算為其他硬度時(shí)的誤差包括兩個(gè)方面，一方面是里氏硬度本身測量誤差，這涉及到按同一方法重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的分散，和對于多臺(tái)同型號(hào)里氏硬度計(jì)的誤差；另一方面是比較不同硬度試驗(yàn)方法所測硬度產(chǎn)生的誤差，這是由于各種硬度方法之間不存在明確的物理關(guān)系，并受到相互比較中測量不可靠性影響的原因。      本儀器的硬度換算是自動(dòng)完成的，故可用布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度標(biāo)準(zhǔn)塊直接確定

8、硬度儀的換算誤差。 3、特殊材料引起為誤差     存儲(chǔ)在硬度儀中的換算表對以下鋼種可能產(chǎn)生偏差： （1）、高合金鋼 所有奧氏體鋼 在高速鋼中，耐熱工具鋼和萊氏體鉻鋼(工具鋼類)硬質(zhì)材料(萊氏體碳化物，例如M7C3和M6C會(huì)引起彈性模量增加，從而使HL值偏低。這類鋼應(yīng)在橫截面上進(jìn)行測試。 局部冷卻硬化，例如由于切割或不適當(dāng)?shù)脑嚇又苽湟矔?huì)引起HL值偏高。 （2）、磁性鋼 在檢驗(yàn)磁性材料硬度時(shí)，由于磁場影響，會(huì)使HL值偏低，如磁場較強(qiáng)，建議不用此種測試方法。 （3）、表面硬化鋼 表面產(chǎn)生硬化的材料，尤其是經(jīng)表面處理的鋼，由于基體軟，會(huì)使HL值偏低，當(dāng)硬化層大

9、于0.8mm時(shí)(C型沖擊裝置為0.2mm)，則不影響HL值。 （4）、對于特殊材料可用以下方法，自己建立對比關(guān)系。 試驗(yàn)面必須仔細(xì)制備 如不進(jìn)行耦合，選擇的試樣足寸盡可能大 試樣硬度在硬度儀換算范圍內(nèi) 用相應(yīng)測量范圍的硬度塊檢查靜態(tài)硬度計(jì)準(zhǔn)確性。 在試樣上用靜態(tài)硬度計(jì)測三個(gè)點(diǎn)，并在壓痕周圍用里氏變度儀測五個(gè)值，取其平均值。比較兩種方法測出的硬度值即可得出誤差范圍。也可用一組不同硬度試樣用上述方法繪出換算曲線。 4、齒輪檢測的誤差      一般情況下，里氏硬度儀對于模數(shù)大于7的齒輪齒面的檢測是可以保證精確度的，但齒輪模數(shù)小于7時(shí)，由于齒面較??；測試誤差相

10、對較大，對此，用戶可根據(jù)情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝，將有利于減小誤差。 5、材料彈性、塑性的影響     里氏值除與硬度、強(qiáng)度相關(guān)外，更與彈性模量有關(guān)，硬度值是材料硬度和塑性的特征參數(shù)，因?yàn)閮烧叩某煞直厝皇枪餐瑴y定的。 在彈性部分，首先明顯受E模量影響，在這方面當(dāng)材料的靜態(tài)硬度相同，而E值大小不同時(shí)。E值低的材料，HL值較大。 6、熱軋方向造成構(gòu)誤差      當(dāng)被測工件系熱軋工藝成型時(shí)，如果測試方向與軋制方向一致，會(huì)因彈性模量"E"偏大而造成測試值偏低，故測試方向應(yīng)垂直于熱軋方向。例如：測圓柱件截面硬度時(shí)，應(yīng)在徑向測試為好(一般圓柱件熱軋方向?yàn)檩S向)。 7、其它因素的影響     對管件測試時(shí)需注意以下幾點(diǎn)： 管件注意穩(wěn)固支撐 測試點(diǎn)應(yīng)靠近支撐點(diǎn)且與支撐力平行 管壁較薄時(shí)在管內(nèi)放入適當(dāng)芯子      在熱處理過程中，有時(shí)會(huì)造成金屬材質(zhì)發(fā)生改變（如20Cr鋼經(jīng)滲碳-淬火后由合金結(jié)構(gòu)鋼變成低合金工具鋼），在此情況下，應(yīng)注意選擇適當(dāng)?shù)慕饘俨牧稀?    工件本身的硬度離散性也造成試值誤差，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析硬度分布，合理解釋試值誤差。操作方法、