蔡曉燕　葉禮明

摘? 要：里氏硬度計(jì)在使用和操作上較為便捷，因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。里氏硬度計(jì)是一種檢測(cè)金屬硬度的設(shè)備，它的工作原理是：用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定速度沖擊試樣表面，用沖頭在距試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度的比值計(jì)算硬度值。里氏硬度計(jì)作為測(cè)試硬度的工具，它的準(zhǔn)確與否直接影響硬度的示值，應(yīng)依據(jù)相關(guān)的規(guī)程要求，做好檢定工作。

關(guān)鍵詞：里氏硬度計(jì)? 檢定? 影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：TH871 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）04（c）-0053-02

目前，里氏硬度計(jì)的檢定是依據(jù)JJG 747-1999里氏硬度計(jì)檢定規(guī)程。里氏硬度計(jì)在檢定過(guò)程中要排除不利于檢定準(zhǔn)確性的因素，以確保檢定工作順利完成。里氏硬度計(jì)的檢定規(guī)程應(yīng)結(jié)合里氏硬度計(jì)的組成結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和操作方法的更新?lián)Q代而不斷改進(jìn)和優(yōu)化的，以確保里氏硬度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性。

1? 里氏硬度計(jì)概述

里氏硬度計(jì)的基本原理是對(duì)有一定質(zhì)量的沖擊體，采用實(shí)驗(yàn)力沖擊的方法，進(jìn)行材料硬度測(cè)量。硬度計(jì)包含了顯示裝置和沖擊裝置，利用電磁原理在測(cè)量沖擊體進(jìn)行表面1mm的沖擊過(guò)程中，根據(jù)沖擊速度和反彈速度比值得出金屬材料的硬度示值，計(jì)算公式為HL=1000×（VB/VA）。式中：HL為里氏硬度值，VB為沖擊體回跳速度，VA為沖擊體沖擊速度。里氏硬度計(jì)具有重量輕體積小，硬度傳感器小等優(yōu)勢(shì)，不需要工作臺(tái)，可以直接進(jìn)行手持操作，利用沖擊體發(fā)出的沖擊波，測(cè)量出被測(cè)物體的硬度，尤其是針對(duì)大型的工件、大型的零部件和大型復(fù)雜工件，測(cè)量精確度較大，不需要拆卸大型工件，在任意方向上可以測(cè)量反彈速度和沖擊速度，以判斷工件的硬度。

里氏硬度計(jì)具有如下功能：具有開(kāi)機(jī)示值軟件校準(zhǔn)功能，保證數(shù)據(jù)在任意行業(yè)不同的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)下適用;擁有全密封金屬外殼，堅(jiān)固耐用，具有優(yōu)異的抗震動(dòng)、沖擊和電磁干擾能力;菜單式操作，信息豐富、直觀，一鍵式實(shí)現(xiàn)材料和硬度制氏的任意切換，簡(jiǎn)單方便;具有自動(dòng)報(bào)警功能。預(yù)先設(shè)置公差限值，超出范圍自動(dòng)報(bào)警，適合批量測(cè)試;可自由轉(zhuǎn)換所有硬度制式（HL、HB、HRB、HRC、HRA、HV、HS）;可配備不同沖擊裝置，自動(dòng)識(shí)別，更換時(shí)無(wú)須重新校準(zhǔn)，絕好的兼容性;大屏幕液晶顯示，有高亮LED背光，方便在光線灰暗環(huán)境使用;.具有自動(dòng)休眠、自動(dòng)關(guān)機(jī)、剩余電量提示功能，低功耗設(shè)計(jì)、直接讀取HB值，無(wú)須人工查表;帶RS232通信接口，可以方便、快捷地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換打印和參數(shù)設(shè)定;可連續(xù)工作不少于200h。

里氏硬度計(jì)操作步驟：首先將被檢測(cè)物體平放在地面上，不能有晃動(dòng)，保持平穩(wěn)。被檢測(cè)位置，必要時(shí)可加支撐塊，防止出現(xiàn)懸空狀態(tài)。打開(kāi)硬度G或L設(shè)置物體材料，設(shè)置硬度值，設(shè)置檢測(cè)方向，最后進(jìn)行硬度檢測(cè)。在進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于被測(cè)表面向下按1s后，按住硬度計(jì)上面凸起的小圓柱，此時(shí)就會(huì)自動(dòng)顯示硬度值。操作過(guò)程中操作人員應(yīng)進(jìn)行每個(gè)檢測(cè)部位至少5次的檢測(cè)，同時(shí)保持沖擊位置平穩(wěn)，且與被測(cè)面保持垂直狀態(tài)。測(cè)試完畢后，進(jìn)行多次測(cè)試的平均值，作為該部位的硬度數(shù)值，被測(cè)點(diǎn)之間的距離應(yīng)大于3mm，進(jìn)行物體和測(cè)試結(jié)果的比較時(shí)，不合格的應(yīng)轉(zhuǎn)入隔離區(qū)，合格的轉(zhuǎn)入下一道工序。

2? 里氏硬度計(jì)的檢定方法

根據(jù)里氏硬度計(jì)的檢定規(guī)程要求，里氏硬度計(jì)在使用過(guò)程中，需要對(duì)沖擊體的球頭材料進(jìn)行確認(rèn)，根據(jù)材質(zhì)不同的要求，對(duì)球頭使用不同的檢定方法。例如，在碳化鎢球的直徑檢定上，按照里氏硬度計(jì)檢定要求，采用立式光學(xué)計(jì)，先后進(jìn)行3個(gè)以上的位置測(cè)量。

檢定過(guò)程中為了保證準(zhǔn)確度，當(dāng)檢定示值高于0.25μm，可以要求在任意點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量值和標(biāo)稱(chēng)值的對(duì)比。例如規(guī)程中規(guī)定，碳化鎢球頭半徑為3mm以上的可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量器的檢定，選用立式光學(xué)計(jì)進(jìn)行球頭半徑測(cè)量，顯示范圍應(yīng)設(shè)定在-100～100mm之間。

無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量的，可以通過(guò)比較法進(jìn)行測(cè)量。在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量中需要設(shè)置3個(gè)以上的位置測(cè)量，根據(jù)測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值的差描述容易產(chǎn)生混淆的位置。檢定時(shí)要將測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值之差進(jìn)行對(duì)比。

對(duì)于檢定金剛石球頭直徑進(jìn)行檢定，金剛石球面半徑要求在3mm以內(nèi)，將沖擊體按照新鋼石球的直徑檢定方法進(jìn)行描述，繞著軸線旋轉(zhuǎn)之后，將金剛石球頂部投影到投影儀上，比較專(zhuān)用曲線面板和投影曲線面板，距離金剛是頂端0.2mm范圍內(nèi)，球面直徑符合檢定規(guī)程，應(yīng)在兩個(gè)軸向截面上的球面直徑頂端0.2mm的范圍內(nèi)進(jìn)行檢定。

3? 影響里氏硬度計(jì)檢定精度的因素

對(duì)于里氏硬度換算產(chǎn)生的誤差，實(shí)驗(yàn)室的分散和多臺(tái)同型號(hào)里氏硬度計(jì)的測(cè)量，采用不同的硬度試驗(yàn)方法，能夠?qū)⒉幻鞔_的物理關(guān)系予以明確，而且還可以比較出不同硬度試驗(yàn)方法下所測(cè)量出來(lái)的產(chǎn)生的誤差，以及產(chǎn)生的測(cè)量準(zhǔn)確度的影響原因。

（1）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(cè)量誤差，這涉及按方法進(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）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。

（3）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：對(duì)于特殊材料引起的誤差，例如奧氏體鋼耐熱鋼、萊氏體鉻鋼硬質(zhì)材料等，應(yīng)在測(cè)量過(guò)程中對(duì)于局部冷卻硬化引起的L值偏高或者是磁場(chǎng)影響進(jìn)行判斷，利用硬度儀上的換算表，對(duì)由于鋼種產(chǎn)生的誤差進(jìn)行確認(rèn)。如果L值偏低的，則可能由于表面硬化，鋼基體軟導(dǎo)致了L值偏低，而硬化大于0.8mm的可不會(huì)影響L值。對(duì)于熱扎方向引起的誤差，應(yīng)該在測(cè)量上要求扎制方向和測(cè)試方向一致。例如，測(cè)圓柱截面硬度時(shí)，應(yīng)在鏡像進(jìn)行測(cè)量，而彈性模量偏大的容易造成測(cè)量值偏低，此時(shí)應(yīng)垂直于熱向方向進(jìn)行測(cè)試。

（4）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。

（5）材料彈性、塑性的影響。由于材料彈性和塑性的影響，在檢定硬度強(qiáng)度以外，還要注意材料的特征參數(shù)，在彈性方面容易受到模量影響，此時(shí)一直可能發(fā)生大小不同的情況，但是材料的硬度是相同的，這與彈性模量有關(guān)系。對(duì)于其他影響關(guān)鍵硬度的因素要予以注意，例如管壁較薄，關(guān)鍵點(diǎn)不穩(wěn)固、支撐不足，或者是測(cè)試點(diǎn)靠近支撐點(diǎn)的，都要在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候予以注意。

4? 結(jié)語(yǔ)

由于里氏硬度計(jì)在使用和操作上較為便捷，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。該文是對(duì)目前在用的里氏硬度計(jì)的檢定方法和影響因素進(jìn)行分析，希望對(duì)同行在檢定工作中能有所幫助，還有不足的地方正在進(jìn)一步完善中。

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作者簡(jiǎn)介：蔡曉燕（1985，5—），女，漢族，福建福州人，本科，工程師，研究方向：計(jì)量器具在檢定校準(zhǔn)中的研究以及注意事項(xiàng)。