里氏硬度計(jì)的測量原理

    隨著單片技術(shù)的發(fā)展，1978年，瑞士人Leeb博士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(yàn)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(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=（VB／VA）×1000
式中：HL——里氏硬度值
VB——沖擊體回跳速度
VA——沖擊體沖擊速度

    里氏硬度計(jì)沖擊裝置:

里氏硬度計(jì)有D、DC、D=15、C、G、E、DL七種沖擊裝置：

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(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，用于硬度材料的測定。

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定。

   異型支撐環(huán):
   
    在現(xiàn)場工作中，經(jīng)常遇到曲面試件，各種曲面對硬度測試結(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)。

    里氏硬度計(jì)的測量范圍: 

    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。

 

材料	硬度制	沖擊裝置
		D/DC	D+15	C	G	E	DL
Steel and cast steel 鋼和鑄鋼	HRC	17.9～68.5	19.3～67.9	20.0～69.5		22.4～70.7	20.6～68.2
	HRB	59.6～99.6			47.7～99.9		37.0～99.9
	HRA	59.1～85.8				61.7～88.0
	HB	127～651	80～638	80～683	90～646	83～663	81～646
	HV	83～976	80～937	80～996		84～1042	80～950
	HS	32.2～99.5	33.3～99.3	31.8～102.1		35.8～102.6	30.6～96.8
Steel鍛鋼	HS	32.2～99.5
CWT、ST 合金工具鋼	HRC	20.4～67.1	19.8～68.2	20.7～68.2		22.6～70.2
	HV	80～898	80～935	100～941		82～1009
Stainless steel 不銹鋼	HRB	46.5～101.7
	HB	85～655
	HV	85～802
GC. IRON 灰鑄鐵	HRC
	HB	93～334			92～326
	HV
NC、IRON 球墨鑄鐵	HRC
	HB	131～387			127～364
	HV
C．ALUM 鑄鋁合金	HB	19～164		23～210	32～168
	HRB	23.8～84.6		22.7～85.0	23.8～85.5
BRASS 銅鋅合金	HB	40～173
	HRB	13.5～95.3
BRONZE銅錫(鋁)合金	HB	60～290
COPPER純銅	HB	45～315

     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量誤差，這涉及到按方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的分散和對于多臺同型號里氏硬度計(jì)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。
   
    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）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)行測試局部冷卻硬化會(huì)引起L值偏高磁性鋼由于磁場影響，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。
   
    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，用戶可根據(jù)情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝，將有助于減小誤差。 
   
   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
  
    熱軋方向造成的誤差 

   當(dāng)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(yīng)垂直于熱軋方向。例如：測圓柱截面硬度時(shí)，應(yīng)在徑向測試為好。（一般圓柱熱軋方向?yàn)檩S向）。
  
    試樣重量、粗糙度、厚度的影響 
  
    試件磁性應(yīng)小于300高斯 
  
    其它因素的影響 
   
    測量管件硬度時(shí)須注意：管件注意穩(wěn)固支撐，測試點(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。