里氏硬度計測試原理及測量分析

一、里氏硬度計測試基本原理

隨著(zhù)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力作用下沖擊試樣表面，測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(lái)表示。

計算公式：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。
D+15：外型尺寸：f20*162mm，重量：80g。頭部細小，用于溝槽或凹入的表面硬度測量。
C：外型尺寸：f20*141mm,重量：75g。沖擊能量最小，用于測小輕、薄部件及表面硬化層。
G：外型尺寸：f30*254mm，重量：250g。沖擊能量大，對測量表面要求低。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定。
DL：外形尺寸：f20*202mm，重量：80g頭部更加細小，用于狹窄溝槽及齒輪面硬度的測定。

三、異型支撐環(huán)的使用

在現場(chǎng)工作中，經(jīng)常遇到曲面試件，各種曲面對硬度測試結果影響不同，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(zhù)會(huì )使沖擊體回彈速度偏低，從而使里氏硬度示值偏低。因此對試樣，建議測量時(shí)使用小支撐環(huán)。對于曲率半徑更小的試樣，建議選用異型支撐環(huán)。

四、里氏硬度計的測量范圍

根據里氏原理，只要材料具備一定剛性，能形成反彈，就能測出準確的里氏硬度值，但很多材料里氏與其它制式的硬度沒(méi)有相應的換算關(guān)系，因此里氏硬度計目前只裝了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。

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

五、影響里氏硬度計測試精度的因素

1、數據換算產(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量誤差，這涉及到按方法進(jìn)行試驗時(shí)的分散和對于多臺同型號里氏硬度計的測量誤差。另一方面是比較不同硬度試驗方法所測硬度產(chǎn)生的誤差，這是由于各種硬度試驗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(lèi)）硬質(zhì)材料會(huì )引起彈性模量增加，從而使L值偏低。這類(lèi)鋼應在橫截面上進(jìn)行測試
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、齒輪檢測中的誤差

一般情況下，由于齒面較小，測試誤差相對較大，對此，用戶(hù)可根據情況設計相應的工裝，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，因為兩者的成分必然是共同測定的。

在彈性部分，首先明顯受E模量影響，在這方面當材料的靜態(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，故測試方向應垂直于熱軋方向。例如：測圓柱截面硬度時(shí)，應在徑向測試為好。（一般圓柱熱軋方向為軸向）。

6、試樣重量、粗糙度、厚度的影響

7、試件磁性應小于300高斯

8、其它因素的影響

測量管件硬度時(shí)須注意：管件注意穩固支撐，測試點(diǎn)應靠近支撐點(diǎn)且與支撐力平行，管壁較薄在管內放入適當芯子。