影響便攜式里氏硬度計(jì)檢測結(jié)果的主要原因分析

石聰　陳海濤　周希玉

摘 要：便攜式里氏硬度計(jì)由于其體積小便于攜帶，對材料表面損傷較小，可以很方便快捷的對多種類、多形狀的原材料進(jìn)行硬度檢測，并能實(shí)現(xiàn)在不同硬度之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，大大提高了檢驗(yàn)員的現(xiàn)場檢驗(yàn)效率，因此在我單位各個(gè)分子公司在硬度檢測中應(yīng)用較多。但是由于檢驗(yàn)員對工作原理了解不夠、操作不當(dāng)?shù)冉o檢驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來較大誤差，從而引起了許多不必要的檢測異議。本文以公司常用的TH110型號里氏硬度計(jì)為例，分析找出這些影響檢測結(jié)果的因素，使得檢驗(yàn)員以及其他使用者加以規(guī)避，提高里氏硬度檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性為目的。

關(guān)鍵詞：TH110；里氏硬度；原因

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.040

1 里氏硬度的檢測原理

里氏硬度試驗(yàn)方法是一種動態(tài)硬度試驗(yàn)法，用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈簧力作用下以一定速度垂直沖擊試樣表面，以沖擊體在距試樣表面1mm處的回彈速度（VR）與沖擊速度（VA）的比值來表示材料的里氏硬度。

HL=1000（VR/VA）

2 影響里氏硬度測量準(zhǔn)確性的原因

2.1 沖擊裝置的選擇（圖1）

D型：常規(guī)測量 DC型：測量孔或圓柱筒內(nèi)

DL型：測量細(xì)長窄槽 C型：測量小輕薄部件及表面硬件層

D+15型：測量溝槽或凹入的表面 G型：厚重及表面較粗糙的鑄鍛件

E型：測量硬度極高的材料

檢測標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了八種沖擊裝置，常用的有以上幾種，檢驗(yàn)員可根據(jù)本單位的實(shí)際情況配置不同的沖擊裝置。沖擊裝置內(nèi)部有一沖擊球，由于硬度計(jì)使用時(shí)間較長，沖擊次數(shù)較多，容易造成球頭的磨損和表面狀態(tài)的變化，檢驗(yàn)員員應(yīng)定期對球頭進(jìn)行更換，從而降低里氏硬度的誤差。

2.2 支撐裝置的選擇

除DL類型沖擊裝置外，其余沖擊裝置在沖擊頭位置，都配有支撐環(huán)。并且支撐環(huán)上帶有橡膠涂層。在實(shí)際檢測中，我們要特別注意支撐環(huán)底面的清理。由于硬度計(jì)在現(xiàn)場檢測，往往會在此積累塵土、碎屑等，這些將會降低沖擊速度。在檢測開始前，首先要目視檢查底部是否干凈，并予以清理。

特別要注意對于曲面試樣的檢測，試樣的試驗(yàn)面最好是平面。當(dāng)被測試樣表面曲率半徑R小于30mm（D、DC、D+15、C、E、DL型沖擊裝置）和小于50mm（G型沖擊裝置）時(shí)，應(yīng)使用小支承環(huán)或異型支承環(huán)。

2.3 沖擊方向的選擇（圖2，圖3）

由文中1.里氏硬度的檢測原理我們可以知道，回彈速度與沖擊速度，是影響里氏硬度的兩個(gè)變量，而沖擊方向直接影響到?jīng)_擊速度和回彈速度。我單位除常規(guī)板材外、型材外，異形件較多，比如回轉(zhuǎn)體、銷軸類、球面等，無法保證沖擊方向。所以在實(shí)際檢測中，要根據(jù)現(xiàn)場情況，確保沖擊方向與被測試樣垂直。無法垂直沖擊，往往給檢測結(jié)果帶來較大偏差。

2.4 被測試樣的質(zhì)量和厚度（表1）

被測試樣的質(zhì)量和厚度也是影響檢測結(jié)果的一個(gè)主要因素，表中耦合意思是：試樣與更重的支撐物牢固連接，且試樣不會出現(xiàn)應(yīng)力或應(yīng)變。從表中我們可以看出，對于D型沖擊裝置不適用于厚度<25mm的未耦合試樣，這點(diǎn)在實(shí)際檢測中要額外注意，對于薄板和薄管檢測中更要引起重視。

對重量大于5kg的重型試樣，不需要支承；重量在2-5kg的試件有懸伸部分的試件及薄壁試件在檢測時(shí)應(yīng)加以物體支撐，以避免沖擊力引起試件變形、變曲和移動；對中型試樣，必須置于平坦、堅(jiān)固的平面上，保證試樣平穩(wěn)置放，不得有任何晃動。

2.5 被測試樣的表面粗糙度（表2）

由于試樣表面的附著物，很容易造成沖頭摩擦力的改變，沖擊速度的下降；所以在檢測前，試樣的表面要精心處理，去除表面涂層、氧化物、污物、油漬。此外在打磨過程中也要注意避免材料過熱引起的表面硬化。由于現(xiàn)場檢測的條件限制，往往表面粗糙度不容易達(dá)到要求，也是導(dǎo)致檢測誤差的主要原因之一。

2.6 數(shù)據(jù)換算產(chǎn)生的誤差

在現(xiàn)場檢測中一般我們是將里氏換算為其他硬度使用，由于各硬度之間并沒有本質(zhì)的關(guān)系，換算中就產(chǎn)生了誤差。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較大，這涉及到按方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的分散性和對于多臺同型號里氏硬度計(jì)的之間的測量誤差。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，這是由于各種硬度試驗(yàn)方法之間不存在明確的物理關(guān)系。下面舉例說明下轉(zhuǎn)換誤差，由GB/T 17394.2可知，對于D型沖擊裝置，里氏硬度允許誤差為±12 HLD。根據(jù)GB/T 17394.4中查表，允許誤差±12 HLD；對于低合金鋼，換算洛式硬度約為±1.5HRC；對于軋制材料，換算誤差布氏硬度約為±10HBW，對于鍛造材料，換算誤差布氏硬度約為±15HBW。

2.7 其他影響因素

檢測時(shí)被測試樣不得帶磁，檢測點(diǎn)周圍不得有磁場或電磁場。沖擊點(diǎn)距試樣邊緣位置大于10mm。兩壓痕中心距離至少應(yīng)為壓痕直徑的3倍。試驗(yàn)前至少在標(biāo)準(zhǔn)塊上擊打三點(diǎn)計(jì)算平均值，如果硬度值之差大于20HL，應(yīng)增加試驗(yàn)次數(shù)。

3 總結(jié)

綜上所述，檢驗(yàn)員在便攜式里氏使用當(dāng)中，要首先檢查樣品的符合性，然后根據(jù)不同的樣品選擇合適的沖擊裝置和支撐裝置，確保試驗(yàn)力垂直于檢測面。另外換算值最好作為定性分析參考值，而不作為定量分析的準(zhǔn)確值。如想要得到更精確的其他硬度值，應(yīng)選擇其他硬度試驗(yàn)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]《GB/T 17394.2-2012 （硬度計(jì)的檢驗(yàn)和校準(zhǔn)）》.

[2]《GB/T 17394.3-2012 （標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定）》.