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)，依據(jù)里氏硬度理論制造的里氏硬度儀改變了傳統(tǒng)的硬度測試方法。由于硬度傳感器小如一只筆，可以手握傳感器在生產(chǎn)現(xiàn)場直接對工件進(jìn)行各種方向的硬度檢測，因此是其它臺式硬度儀所難以勝任的。自里氏硬度儀誕生以來，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ZBN7l010-90"，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/T17394-1998"。 

    一、什么是里氏硬度

    里氏硬度的概念是由瑞士Dr.DietmarLeeb博士提出來的，它是一種動態(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/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、肖氏及里氏硬度均屬動載測試法，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；而里氏就不同了，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。

    2、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。由于硬度計(jì)工作臺無法容納，所以根本無法檢測。而里氏硬度儀無需工作臺，其硬度傳感器小如一只筆，可用手直接操作，無論是大、重型工件還是幾何尺寸復(fù)雜的工件都能容易地檢測。

    三、里氏硬度的相關(guān)因素

    里氏硬度試驗(yàn)法既然是動載測試法，那么里氏硬度值必然與金屬材料的彈性模量E有關(guān)．而材料的不同所對應(yīng)的彈性模量也不同所以里氏硬度儀是按材料種類進(jìn)行分類測試的。

    四、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)行自動轉(zhuǎn)換。

    五、里氏硬度與其它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)為反彈速度的大小或高度。

    六、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，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>52～50.05～2

    G型>155～150.5～5

    C型>1.50.5～1.50.02～0.5

    3、試樣厚度要求

    試樣應(yīng)有足夠的厚度，*小厚度應(yīng)符合如下要求：沖擊裝置類型試樣*小厚度(mm)

    D、DC型5

    G型10

    C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、每個測量點(diǎn)間距應(yīng)大于3～4mm，不可在同一點(diǎn)上重復(fù)測試，否則會引起較大的誤差。同時會減短傳感器的使用壽命。

    七、影響測試精度的幾個問題

    由于里氏硬度儀是在動態(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)即可。但當(dāng)曲率小到一定尺寸時，由于平面條件的變形和彈性狀態(tài)相差顯著，會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的誤差包括兩個方面，一方面是里氏硬度本身測量誤差，里氏硬度換算為其他硬度時的誤差包括兩個方面，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)時的分散和對于多臺同型號里氏硬度計(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)塊直接確定硬度儀的換算誤差。

    3、特殊材料引起為誤差

    存儲在硬度儀中的換算表對以下鋼種可能產(chǎn)生偏差：

    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餒L值偏高。

    磁性鋼

    ◆在檢驗(yàn)磁性材料硬度時，由于磁場影響，會使HL值偏低，如磁場較強(qiáng)，建議不用此種測試方法。

    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，會使HL值偏低，當(dāng)硬化層大于0.8mm時(C型沖擊裝置為0.2mm)，則不影響HL值。

    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)測三個點(diǎn)，并在壓痕周圍用里氏變度儀測五個值，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**度的，但齒輪模數(shù)小于7時，由于齒面較小；測試誤差相對較大，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。E值低的材料，HL值較大。

    根據(jù)材料的彈性模量。合金類型及熱處理狀態(tài)可以對各種材料分類。

    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，如果測試方向與軋制方向一致，會因彈性模量"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，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

    ◆管壁較薄時在管內(nèi)放入適當(dāng)芯子

    在熱處理過程中，有時會造成金屬材質(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?p>    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、試樣制備、探頭配置如不正確，也會造成誤差。

    總之：所有硬度計(jì)都不是萬能的、不是能夠解決所有問題、**無瑕的！而便攜式里氏硬度計(jì)，測值簡易、痕跡小、硬度值測量廣泛、攜帶方便，不受空間、方位等限制，是臺式硬度機(jī)的有益補(bǔ)充和擴(kuò)展！在模具，軋輥、容器制造、鍛壓等行業(yè)大有蔓延的趨勢，不可忽視其流行的作用！

 

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