Page 56 - 理化检验-物理分册2021年第七期
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肖 健, 等: 里氏硬度计在热处理现场的应用及校准补偿

            击原理来得到硬度。但由于大多数操作者对其动态                             量从低到高的 2~3 种选项。
            试验方法的试验条件认识不足, 存在操作不严格或                           1.2.2  冲击装置的选用
            操作不当等问题, 导致里氏硬度计应用的过程中产                                为适用于各种现场环境检测, 里氏硬度计的冲
            生检测误差。                                             击装置型号较多, 不同型号具有不同用途, 全部型号
                 里氏硬度的概念是由 Leeb 博士提出来的, 其                      包括: D 型、 DC 型、 S 型、 E 型、 D+15 型、 DL 型、
            是用规定质量的冲击体在弹力作用下, 以一定速度                           C 型、 G 型。其中 D 型冲击装置属于通用型, 通常

            冲击试样表面, 用球头在距试样表面 1 mm 处的回                         作为标 准 配 置, 用 于 普 通 金 属 样 品 的 硬 度 检 测;

            弹速度与冲击速度的比值乘以1000 , 定义为里氏硬                        DC 型冲击装置短小, 采用特殊的加力环, 其他参数
            度。计算公式为                                            与 D 型冲击装置几乎一致, 应用于较小空间的硬度
                                                               检测, 如孔内、 圆柱筒内等; G 型冲击装置球头直径
                                       v R

                             H L = 1000                ( 1 )
                                       v A                     较大, 其冲击能量较高, 对被测物表面质量要求较宽
                                       为 冲 击 体 回 弹 速 度,        泛, 适用于表面较粗糙的零件及大型铸件和锻件的
            式中: H L   为 里 氏 硬 度; v R
                 - 1   为冲击体冲击速度, m· s 。                        硬度检测; C 型冲击装置较短, 冲击能量约为 D 型
                                             - 1
            m· s ; v A
            1.2  注意事项                                          装置的 1 / 4 , 适用于表面硬化层、 薄层及质量较小的
                 使用里氏硬度计检测时应尽可能地避免各种外                          被测物检测。常用的4种冲击装置技术参数见表2 。
            界干扰, 需注意被测材料的牌号、 质量、 厚度、 表面粗                                    表 2  常用冲击装置技术参数

            糙度等, 以及里氏硬度计的冲击装置选 用、 试验方                            Tab 2 Technical p arametersofcommonl yusedim p actdevices
            法, 从而减少应用不当造成的检测误差。                                  冲击装置型号       D 型   DC 型     G 型      C 型
            1.2.1  材料选项                                            球头材料              碳化钨( 陶瓷或金刚石)
                 里氏硬度计通常都具备材料选项功能, 使用前                         球头表面粗糙度 / m                 ≤0.4
                                                                          μ
            必须调至被测物相应的材料选项, 材料选项是按弹                              球头直径 / mm     3.00±0.06  5.00±0.06  3.00±0.06
            性模量 E 划分的, 选项的参数将直接影响检测结果                            冲击体质量 / g     5.50±0.03  20.00±0.03 3.00±0.03

            的准确性。不同弹性模量对应材料选项见表 1 。                               冲击能量 / J        11.0       90.0      2.7
                       表 1  不同弹性模量对应的材料选项                        强度范围 / HL      300~890    300~750  350~960

                  Tab 1 Materialo p tionsfordifferentelasticmodulus
                                                              1.2.3  检测过程
                 常用材料           常用代码            E / MPa
                                                                   冲击体与被测物碰撞过程中, 未作特殊稳定处

                 钢和铸钢             ST           ≈210000
                                                               理的小质量试样会在冲击力的作用下向冲击方向瞬

                冷作工具钢             AS           ≈210000
                                                               间加速移动, 当碰撞结束后, 冲击体的回弹动能及速
               不锈钢和耐热钢            SS           ≈210000

                 灰口铸铁             GC        170000~180000      度会减小, 最终导致硬度示值小于标准硬度示值。


                                                               所以被测物质量无法满足冲击试验检测条件的最低
                 球墨铸铁             NC        170000~180000


                                                               要求时需耦合, 如在试样表面和重的支撑物之间施

                 铸铝合金             AL         65000~85000

                                                               加黏性薄膜。
                   黄铜             BA        85000~130000


                                                                   里氏硬度试验对被测物厚度要求不仅不能被打
                   青铜             BZ        94000~130000


                                                               穿, 还要防止被测物在受到冲击力时发生弹性或塑
                   纯铜             CU        110000~135000


                                                               性变形的现象发生, 所以厚度必须满足各种冲击装
               表 1 中相同的弹性模量采用不同材料选项, 是                         置的相关检测条件。
            因为表中的 E 是材料宏观、 静态的弹性模量, 由于                             里氏硬度试验对被测物表面粗糙度有一定要
            金属中的合金元素及各种化合物在冶金和热处理过                             求, 表面粗糙的试样会导致检测示值偏低, 高硬度的
            程中会形成多相、 弥散、 高弹性模量的微观组织, 使                         试样更明显。通用型( D 型) 冲击装置对被测试样表

            材料的动态力学性能发生变化, 会使对弹性模量很                            面粗糙度 R a    要求为小于 2.0 μ m 。
            敏感的里氏硬度发生变化, 而不同于基体材料的里                                与其他各种硬度试验方法对压痕间距、 压痕边
            氏硬度。通常高合金含量材料会有较高的弹 性模                             距都有一定要求一样, 里氏硬度试验对压痕间距也
            量, 因此相同弹性模量的钢材中能够划分出合金含                            有相应的要求。因一个硬度压痕及其周围一定区域
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