里氏硬度計(jì)測(cè)試原理及測(cè)量分析

一、里氏硬度計(jì)測(cè)試基本原理

隨著單片技術(shù)的發(fā)展，1978年，瑞士人Leeb博士首次提出了一種全新的測(cè)硬方法，它的基本原理是具有一定質(zhì)量的沖擊體在一定的試驗(yàn)力作用下沖擊試樣表面，測(cè)量沖擊體距試樣表面1mm處的沖擊速度與回跳速度，利用電磁原理，感應(yīng)與速度成正比的電壓。里氏硬度值以沖擊體回跳速度與沖擊速度之比來表示。

計(jì)算公式：HL=1000*（VB/VA）

式中：HL——里氏硬度值
VB——沖擊體回跳速度
VA——沖擊體沖擊速度

二、里氏硬度計(jì)沖擊裝置

里氏硬度度有D、DC、D=15、C、G、E、DL七種：

D：外型尺寸：f20*70mm，重量：75g.通用型，用于大部分硬度測(cè)量。
DC：外型尺寸：f20*86mm，重量：50g。沖擊裝置很短，主要用于非常局促的地方，例如孔或圓筒內(nèi)。
D+15：外型尺寸：f20*162mm，重量：80g。頭部細(xì)小，用于溝槽或凹入的表面硬度測(cè)量。
C：外型尺寸：f20*141mm,重量：75g。沖擊能量最小，用于測(cè)小輕、薄部件及表面硬化層。
G：外型尺寸：f30*254mm，重量：250g。沖擊能量大，對(duì)測(cè)量表面要求低。用于大、厚重及表面較粗糙的鍛鑄件。
E：外型尺寸：f20*162，重量80g壓頭為人造金剛石，用于硬度極高材料的測(cè)定。
DL：外形尺寸：f20*202mm，重量：80g頭部更加細(xì)小，用于狹窄溝槽及齒輪面硬度的測(cè)定。

三、異型支撐環(huán)的使用

在現(xiàn)場(chǎng)工作中，經(jīng)常遇到曲面試件，各種曲面對(duì)硬度測(cè)試結(jié)果影響不同，在正確操作的情況下，沖擊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(shí)，由于平面條件的變形的彈性狀態(tài)相差顯著會(huì)使沖擊體回彈速度偏低，從而使里氏硬度示值偏低。因此對(duì)試樣，建議測(cè)量時(shí)使用小支撐環(huán)。對(duì)于曲率半徑更小的試樣，建議選用異型支撐環(huán)。

四、里氏硬度計(jì)的測(cè)量范圍

根據(jù)里氏原理，只要材料具備一定剛性，能形成反彈，就能測(cè)出準(zhǔn)確的里氏硬度值，但很多材料里氏與其它制式的硬度沒有相應(yīng)的換算關(guān)系，因此里氏硬度計(jì)目前只裝了9種材料的換算表。具體材料如下：鋼和鑄鋼，合金工具鋼，灰鑄鐵，球墨鑄鐵，鑄鋁合金，銅鋅合金，銅錫合金，純銅，不銹銅。

對(duì)于一些特殊材料的試樣，用戶可使用公司提供的擬合曲線軟件做專用換算表。在實(shí)際生產(chǎn)中，使用的金屬材料多種多樣，由于里氏硬度計(jì)對(duì)材料的加工方式、材料的合金元素組成敏感，而里氏硬度計(jì)芯片中儲(chǔ)存的硬度換算表不可能都滿足用戶的需要，用戶在測(cè)試中，可以使用擬合軟件做自己專用的硬度換算表。

五、影響里氏硬度計(jì)測(cè)試精度的因素

1、數(shù)據(jù)換算產(chǎn)生的誤差

里氏硬度換算為其它硬度時(shí)的誤差包括兩個(gè)方面：一方面是里氏硬度本身測(cè)量誤差，這涉及到按方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的分散和對(duì)于多臺(tái)同型號(hào)里氏硬度計(jì)的測(cè)量誤差。另一方面是比較不同硬度試驗(yàn)方法所測(cè)硬度產(chǎn)生的誤差，這是由于各種硬度試驗(yàn)方法之一間不存在明確的物理關(guān)系，并受到相互比較中測(cè)量不可靠影響的原因。

2、特殊材料引起的誤差

存貯在硬度儀中的換算表對(duì)下列鋼種可能產(chǎn)生偏差：

所有奧氏體鋼

耐熱工具鋼和萊氏體鉻鋼（工具鋼類）硬質(zhì)材料會(huì)引起彈性模量增加，從而使L值偏低。這類鋼應(yīng)在橫截面上進(jìn)行測(cè)試
局部冷卻硬化會(huì)引起L值偏高

磁性鋼由于磁場(chǎng)影響，會(huì)使L值偏低。

表面硬化鋼，基體軟，會(huì)使L值偏低，當(dāng)硬化層大于0.8mm時(shí)（C型沖擊裝置為0.2mm）則不影響L值。

3、齒輪檢測(cè)中的誤差

一般情況下，由于齒面較小，測(cè)試誤差相對(duì)較大，對(duì)此，用戶可根據(jù)情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝，將有助于減小誤差。

4、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(cè)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，L值較大

5、熱軋方向造成的誤差

當(dāng)被測(cè)工件系熱軋工藝成型時(shí)，如果測(cè)試方向與軋制方向一致，會(huì)因彈性模量E偏大而造成測(cè)試值偏低，故測(cè)試方向應(yīng)垂直于熱軋方向。例如：測(cè)圓柱截面硬度時(shí)，應(yīng)在徑向測(cè)試為好。（一般圓柱熱軋方向?yàn)檩S向）。

6、試樣重量、粗糙度、厚度的影響

7、試件磁性應(yīng)小于300高斯

8、其它因素的影響

測(cè)量管件硬度時(shí)須注意：管件注意穩(wěn)固支撐，測(cè)試點(diǎn)應(yīng)靠近支撐點(diǎn)且與支撐力平行，管壁較薄在管內(nèi)放入適當(dāng)芯子。 (end)