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一、里氏硬度計(jì)測試基本原理 

    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=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 

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二、里氏硬度計(jì)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(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zui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：f20×162mm，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。 

三、異型支撐環(huán)的使用 

    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)。

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 四、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。 

對于一些特殊材料的試樣，用戶可使用公司提供的擬合曲線軟件做換算表。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(jì)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(jì)芯片中儲(chǔ)存的硬度換算表不可能都滿足用戶的需要，用戶在測試中，可以使用擬合軟件做自己的硬度換算表。 

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里氏硬度測試技術(shù)是上繼布、洛、維、肖氏硬度之后新發(fā)展的一種技術(shù)，在上的普及程度越來越廣。在中國，里氏硬度技術(shù)已有初步發(fā)展，為了推廣這一*技術(shù)，參照標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械工業(yè)部已頒布了“里氏硬度計(jì)技術(shù)條件ZBN7l 010-90”，國家*已頒布“金屬里氏硬度試驗(yàn)方法 GB/T 17394-1998”。

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五、里氏硬度計(jì)的特點(diǎn)

1、里氏硬度計(jì)屬動(dòng)載測試法  

  里氏考察的是沖擊體反彈與沖擊的速度，通過速度修正，可在任意方向上使用，極大地方便了使用者。與肖氏比較，同屬動(dòng)載測試法，但肖氏考察的是沖擊體反彈的垂直高度，因此決定了肖氏硬度儀要垂直向下使用，這勢必在實(shí)際使用中造成很大的局限性；

2、里氏硬度計(jì)體積小、重量輕，便于現(xiàn)場硬度檢測

    里氏硬度計(jì)的硬度傳感器小如一只筆，可用手直接操作，無需工作臺(tái)，無論是大、重型工件，還是幾何尺寸復(fù)雜的工件，都能容易地檢測。而通常使用的布、洛、維氏硬度計(jì)．由于體積龐大，不便于在現(xiàn)場使用，特別是需測試大、重型工件時(shí)，由于硬度計(jì)工作臺(tái)無法容納，所以根本無法檢測。

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六、里氏硬度計(jì)對測量的要求 

2     里氏硬度計(jì)測試原理 1、里氏硬度計(jì)試樣表面的要求 

測試面應(yīng)有金屬光澤，不應(yīng)有氧化皮及其它污物，表面粗糙度應(yīng)符合如下要求：

沖擊裝置類型

 試件表面粗糙度（um） 

D、DC型

 ≤1.6 

 G型

 ≤6.3 

 C型

 ≤0.4 

2、里氏硬度計(jì)試樣重量要求 

    試樣必須有足夠的質(zhì)量及剛性以保證在重建過程中不產(chǎn)生位移或彈動(dòng)，質(zhì)量應(yīng)符 合如下要求：

里氏硬度計(jì)沖擊裝置類型

 試樣質(zhì)量（Kg）

穩(wěn)定放置

 固定或夾持

 需耦合

D、DC型

 >5

 2～5

 0.05～2

G型

 >15

 5～15

 0.5～5

C型

 >1.5

 0.5～1.5

 0.02～0.5

3、里氏硬度計(jì)試樣厚度要求 

    試樣應(yīng)有足夠的厚度，zui小厚度應(yīng)符合如下要求：

 里氏硬度計(jì)沖擊裝置類型

 試樣zui小厚度（mm）

D、DC型

 5

G型

 10

C型

 1

4、里氏硬度計(jì)試樣具有表面硬化層，其硬化層深度應(yīng)符合如下要求： 

沖擊裝置類型

 表面硬化層深度 

D、DC型

 ≥0.8 

C型

 ≥0.2 

5、對于凹、凸、圓柱面及球面試樣，其表面曲率半徑應(yīng)符合如下要求：

沖擊裝置類型

 表面曲率半徑（mm） 

D、DC型

 ≥30 

C型

 ≥50 

對于表面為曲面的試樣，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)闹苇h(huán)，以保證沖擊頭沖擊瞬間位置偏差在0.5mm之內(nèi)。

 6、試樣不應(yīng)帶有磁性。 

7、每個(gè)測量點(diǎn)間距應(yīng)大于3～4mm，不可在同一點(diǎn)上重復(fù)測試，否則會(huì)引起較大的誤差。同時(shí)會(huì)減短傳感器的使用壽命。 

 七、里氏硬度計(jì)影響測試精度的幾個(gè)問題

    由于里氏硬度計(jì)是在動(dòng)態(tài)力作用下測定金屬硬度的，所以影響測試結(jié)果準(zhǔn)確性的因素比較多，故應(yīng)對這些因素如以一定的限制，主要包括: 試驗(yàn)條件、試驗(yàn)對象、操作技術(shù)和數(shù)據(jù)處理等幾個(gè)關(guān)健環(huán)節(jié)，下面將就一些具體問題探討一下： 

1、 試件曲率對精度的影響， 

    在現(xiàn)場工作中，經(jīng)常遇到曲面的試件，各種曲面對硬度測試結(jié)果的影響不同，在正確操作的情況下，沖擊體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和彈性狀態(tài)相差顯著，會(huì)使沖頭回彈速度偏低，從而使里氏硬度示值偏低。 

2、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量誤差，這涉及到按同一方法重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的分散，和對于多臺(tái)同型號(hào)里氏硬度計(jì)的誤差；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，這是由于各種硬度方法之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性影響的原因。 

     本儀器的硬度換算是自動(dòng)完成的，故可用布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度標(biāo)準(zhǔn)塊直接確定硬度儀的換算誤差。 

3、特殊材料引起為誤差 

    存儲(chǔ)在硬度儀中的換算表對以下鋼種可能產(chǎn)生偏差： 

（1）、高合金鋼 

◆所有奧氏體鋼 

◆在高速鋼中，耐熱工具鋼和萊氏體鉻鋼（工具鋼類）硬質(zhì)材料（萊氏體碳化物，例如M7C3和M6C會(huì)引起彈性模量增加，從而使HL值偏低。這類鋼應(yīng)在橫截面上進(jìn)行測試。 

 局部冷卻硬化，例如由于切割或不適當(dāng)?shù)脑嚇又苽湟矔?huì)引起HL值偏高。 

（2）、磁性鋼 

◆在檢驗(yàn)磁性材料硬度時(shí)，由于磁場影響，會(huì)使HL值偏低，如磁場較強(qiáng)，建議不用此種測試方法。 

（3）、表面硬化鋼 

◆表面產(chǎn)生硬化的材料，尤其是經(jīng)表面處理的鋼，由于基體軟，會(huì)使HL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HL值。 

（4）、對于特殊材料可用以下方法，自己建立對比關(guān)系。 

◆試驗(yàn)面必須仔細(xì)制備 

◆如不進(jìn)行耦合，選擇的試樣足寸盡可能大 

◆試樣硬度在硬度儀換算范圍內(nèi) 

◆用相應(yīng)測量范圍的硬度塊檢查靜態(tài)硬度計(jì)準(zhǔn)確性。 

◆在試樣上用靜態(tài)硬度計(jì)測三個(gè)點(diǎn)，并在壓痕周圍用里氏變度儀測五個(gè)值，取其平均值。比較兩種方法測出的硬度值即可得出誤差范圍。也可用一組不同硬度試樣用上述方法繪出換算曲線。   

4、齒輪檢測的誤差 

     一般情況下，里氏硬度計(jì)對于模數(shù)大于7的齒輪齒面的檢測是可以保證度的，但齒輪模數(shù)小于7時(shí)，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，將有利于減小誤差。 

5、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，HL值較大。   

6、熱軋方向造成構(gòu)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：測圓柱件截面硬度時(shí)，應(yīng)在徑向測試為好（一般圓柱件熱軋方向?yàn)檩S向）。   

7、其它因素的影響 

    對管件測試時(shí)需注意以下幾點(diǎn)： 

◆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 

◆管壁較薄時(shí)在管內(nèi)放入適當(dāng)芯子 

     在熱處理過程中，有時(shí)會(huì)造成金屬材質(zhì)發(fā)生改變（如20Cr鋼經(jīng)滲碳-淬火后由合金結(jié)構(gòu)鋼變成低合金工具鋼），在此情況下，應(yīng)注意選擇適當(dāng)?shù)慕饘俨牧稀?/span> 

    工件本身的硬度離散性也造成試值誤差，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析硬度分布，合理解釋試值誤差。操作方法、試樣制備、探頭配置如不正確，也會(huì)造成誤差。

    總之：所有硬度機(jī)都不是的、不是能夠解決所有問題、無瑕的！而便攜式里氏硬度計(jì)，測值簡易、痕跡小、硬度值測量廣泛、攜帶方便，不受空間、方位等限制，是臺(tái)式硬度機(jī)的有益補(bǔ)充和擴(kuò)展！在模具，軋輥、容器制造、鍛壓等行業(yè)大有蔓延的趨勢，不可忽視其流行的作用！  

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