淺談里氏硬度計的檢定和影響檢定的分析

蔡曉燕　葉禮明

摘? 要：里氏硬度計在使用和操作上較為便捷，因此，在實際應用中應用廣泛。里氏硬度計是一種檢測金屬硬度的設備，它的工作原理是：用規定質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算硬度值。里氏硬度計作為測試硬度的工具，它的準確與否直接影響硬度的示值，應依據相關的規程要求，做好檢定工作。

關鍵詞：里氏硬度計? 檢定? 影響因素

中圖分類號：TH871 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）04（c）-0053-02

目前，里氏硬度計的檢定是依據JJG 747-1999里氏硬度計檢定規程。里氏硬度計在檢定過程中要排除不利于檢定準確性的因素，以確保檢定工作順利完成。里氏硬度計的檢定規程應結合里氏硬度計的組成結構、特點和操作方法的更新換代而不斷改進和優化的，以確保里氏硬度計的測量準確性。

1? 里氏硬度計概述

里氏硬度計的基本原理是對有一定質量的沖擊體，采用實驗力沖擊的方法，進行材料硬度測量。硬度計包含了顯示裝置和沖擊裝置，利用電磁原理在測量沖擊體進行表面1mm的沖擊過程中，根據沖擊速度和反彈速度比值得出金屬材料的硬度示值，計算公式為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。里氏硬度計具有重量輕體積小，硬度傳感器小等優勢，不需要工作臺，可以直接進行手持操作，利用沖擊體發出的沖擊波，測量出被測物體的硬度，尤其是針對大型的工件、大型的零部件和大型復雜工件，測量精確度較大，不需要拆卸大型工件，在任意方向上可以測量反彈速度和沖擊速度，以判斷工件的硬度。

里氏硬度計具有如下功能：具有開機示值軟件校準功能，保證數據在任意行業不同的規范和標準下適用;擁有全密封金屬外殼，堅固耐用，具有優異的抗震動、沖擊和電磁干擾能力;菜單式操作，信息豐富、直觀，一鍵式實現材料和硬度制氏的任意切換，簡單方便;具有自動報警功能。預先設置公差限值，超出范圍自動報警，適合批量測試;可自由轉換所有硬度制式（HL、HB、HRB、HRC、HRA、HV、HS）;可配備不同沖擊裝置，自動識別，更換時無須重新校準，絕好的兼容性;大屏幕液晶顯示，有高亮LED背光，方便在光線灰暗環境使用;.具有自動休眠、自動關機、剩余電量提示功能，低功耗設計、直接讀取HB值，無須人工查表;帶RS232通信接口，可以方便、快捷地與計算機進行數據交換打印和參數設定;可連續工作不少于200h。

里氏硬度計操作步驟：首先將被檢測物體平放在地面上，不能有晃動，保持平穩。被檢測位置，必要時可加支撐塊，防止出現懸空狀態。打開硬度G或L設置物體材料，設置硬度值，設置檢測方向，最后進行硬度檢測。在進行檢測過程中，對于被測表面向下按1s后，按住硬度計上面凸起的小圓柱，此時就會自動顯示硬度值。操作過程中操作人員應進行每個檢測部位至少5次的檢測，同時保持沖擊位置平穩，且與被測面保持垂直狀態。測試完畢后，進行多次測試的平均值，作為該部位的硬度數值，被測點之間的距離應大于3mm，進行物體和測試結果的比較時，不合格的應轉入隔離區，合格的轉入下一道工序。

2? 里氏硬度計的檢定方法

根據里氏硬度計的檢定規程要求，里氏硬度計在使用過程中，需要對沖擊體的球頭材料進行確認，根據材質不同的要求，對球頭使用不同的檢定方法。例如，在碳化鎢球的直徑檢定上，按照里氏硬度計檢定要求，采用立式光學計，先后進行3個以上的位置測量。

檢定過程中為了保證準確度，當檢定示值高于0.25μm，可以要求在任意點上進行測量值和標稱值的對比。例如規程中規定，碳化鎢球頭半徑為3mm以上的可以進行標準測量器的檢定，選用立式光學計進行球頭半徑測量，顯示范圍應設定在-100～100mm之間。

無法進行直接測量的，可以通過比較法進行測量。在標準測量中需要設置3個以上的位置測量，根據測量值和標準值的差描述容易產生混淆的位置。檢定時要將測量值與標準值之差進行對比。

對于檢定金剛石球頭直徑進行檢定，金剛石球面半徑要求在3mm以內，將沖擊體按照新鋼石球的直徑檢定方法進行描述，繞著軸線旋轉之后，將金剛石球頂部投影到投影儀上，比較專用曲線面板和投影曲線面板，距離金剛是頂端0.2mm范圍內，球面直徑符合檢定規程，應在兩個軸向截面上的球面直徑頂端0.2mm的范圍內進行檢定。

3? 影響里氏硬度計檢定精度的因素

對于里氏硬度換算產生的誤差，實驗室的分散和多臺同型號里氏硬度計的測量，采用不同的硬度試驗方法，能夠將不明確的物理關系予以明確，而且還可以比較出不同硬度試驗方法下所測量出來的產生的誤差，以及產生的測量準確度的影響原因。

（1）數據換算產生的誤差：里氏硬度換算為其他硬度時的誤差包括兩個方面：一方面是里氏硬度本身測量誤差，這涉及按方法進行試驗時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生的誤差，這是由于各種硬度試驗方法之間不存在明確的物理關系，并受到相互比較中測量不可靠影響的原因。

（2）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，用戶可根據情況設計相應的工裝，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下列鋼種可能產生偏差：對于特殊材料引起的誤差，例如奧氏體鋼耐熱鋼、萊氏體鉻鋼硬質材料等，應在測量過程中對于局部冷卻硬化引起的L值偏高或者是磁場影響進行判斷，利用硬度儀上的換算表，對由于鋼種產生的誤差進行確認。如果L值偏低的，則可能由于表面硬化，鋼基體軟導致了L值偏低，而硬化大于0.8mm的可不會影響L值。對于熱扎方向引起的誤差，應該在測量上要求扎制方向和測試方向一致。例如，測圓柱截面硬度時，應在鏡像進行測量，而彈性模量偏大的容易造成測量值偏低，此時應垂直于熱向方向進行測試。

（4）熱軋方向造成的誤差當被測工件系熱軋工藝成型時，如果測試方向與軋制方向一致，會因彈性模量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，應在徑向測試為好。

（5）材料彈性、塑性的影響。由于材料彈性和塑性的影響，在檢定硬度強度以外，還要注意材料的特征參數，在彈性方面容易受到模量影響，此時一直可能發生大小不同的情況，但是材料的硬度是相同的，這與彈性模量有關系。對于其他影響關鍵硬度的因素要予以注意，例如管壁較薄，關鍵點不穩固、支撐不足，或者是測試點靠近支撐點的，都要在進行測量的時候予以注意。

4? 結語

由于里氏硬度計在使用和操作上較為便捷，因此在實際應用中應用廣泛。該文是對目前在用的里氏硬度計的檢定方法和影響因素進行分析，希望對同行在檢定工作中能有所幫助，還有不足的地方正在進一步完善中。

參考文獻

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[4] JJG 747-1999，里氏硬度計檢定規程[S].

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