里氏硬度測試技術(shù)是國際上繼布、洛、維、肖氏硬度之后新發(fā)展的一種技術(shù)依據里氏硬度理論制造的里氏硬度儀改變了傳統的硬度測試方法。由于硬度傳感器小如一只筆可以手握傳感器在生產(chǎn)現場(chǎng)直接對工件進(jìn)行各種方向的硬度檢測因此是其它臺式硬度儀所難以勝任的。自里氏硬度儀誕生以來(lái)在國際上的普及程度越來(lái)越廣。在中國里氏硬度技術(shù)已有初步發(fā)展為了推廣這一先進(jìn)技術(shù)參照國際標準機械工業(yè)部已頒布了"里氏硬度儀技術(shù)條件ZBN7l010-90"國家質(zhì)量技術(shù)監督局已頒布"金屬里氏硬度試驗方法GB/T17394-1998"。
一、什么是里氏硬度
里氏硬度的概念是由瑞士Dr.DietmarLeeb博士提出來(lái)的它是一種動(dòng)態(tài)硬度試驗法。硬度傳感器的沖擊體在與被測工件沖擊過(guò)程中距工件表面1mm時(shí)的反彈速度與沖擊速度的比值乘以1000定義為里氏硬度值以HL表示里氏硬度計算公式如下：
HL=Vb/Va×1000
Vb:表示反彈速度
Va:表示沖擊速度
二、里氏硬度儀的特點(diǎn)
1、肖氏及里氏硬度均屬動(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；而里氏就不同了里氏考察的是沖擊體反彈與沖擊的速度通過(guò)速度修正可在任意方向上使用極大地方便了使用者。
2、通常使用的布、洛、維氏硬度計．由于體積龐大不便于在現場(chǎng)使用特別是需測試大、重型工件時(shí)。由于硬度計工作臺無(wú)法容納所以根本無(wú)法檢測。而里氏硬度儀無(wú)需工作臺其硬度傳感器小如一只筆可用手直接操作無(wú)論是大、重型工件還是幾何尺寸復雜的工件都能容易地檢測。
三、里氏硬度的相關(guān)因素
里氏硬度試驗法既然是動(dòng)載測試法那么里氏硬度值必然與金屬材料的彈性模量E有關(guān)．而材料的不同所對應的彈性模量也不同所以里氏硬度儀是按材料種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)測試的。
四、里氏硬度與其它硬度的轉換
里氏硬度值與其它硬度值(HRC、HRB、HB、HV、HSD)之間有對應關(guān)系．因此可將里氏值(HL)轉換成其它硬度值．里氏硬度儀可通過(guò)機內微電腦進(jìn)行自動(dòng)轉換。
五、里氏硬度與其它硬度的分類(lèi)對比及檢測要求
從微觀(guān)形變上分類(lèi)布、洛、維氏硬度考察的是材料的塑性形變表現為壓痕的大小或深度；里、肖氏硬度考察的是材料的彈性形變表現為反彈速度的大小或高度。
六、里氏硬度儀對測量的要求
1、試樣表面的要求
測試面應有金屬光澤不應有氧化皮及其它污物表面粗糙度應符合如下要求：
沖擊裝置類(lèi)型試件表面粗糙度(um)
D、DC型≤1.6
G型≤6.3
C型≤0.4
2、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(guò)程中不產(chǎn)生位移或彈動(dòng)質(zhì)量應符
合如下要求：沖擊裝置類(lèi)型試樣質(zhì)量(Kg)
穩定放置固定或夾持需耦合
D、DC型52～50.05～2
G型155～150.5～5
C型1.50.5～1.50.02～0.5
3、試樣厚度要求
試樣應有足夠的厚度，最小厚度應符合如下要求：沖擊裝置類(lèi)型試樣最小厚度(mm)
D、DC型5
G型10
C型1
4、試樣具有表面硬化層其硬化層深度應符合如下要求：沖擊裝置類(lèi)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，水分測定儀維修其表面曲率半徑應符合如下要求：沖擊裝置類(lèi)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使用適當的支撐環(huán)以保證沖擊頭沖擊瞬間位置偏差在0.5mm之內。
6、試樣不應帶有磁性。
7、每個(gè)測量點(diǎn)間距應大于3～4mm不可在同一點(diǎn)上重復測試否則會(huì )引起較大的誤差。同時(shí)會(huì )減短傳感器的使用壽命。
七、影響測試精度的幾個(gè)問(wèn)題
由于里氏硬度儀是在動(dòng)態(tài)力作用下測定金屬硬度的所以影響測試結果準確性的因素比較多故應對這些因素如以一定的限制主要包括:試驗條件、試驗對象、操作技術(shù)和數據處理等幾個(gè)關(guān)健環(huán)節下面將就一些具體問(wèn)題探討一下：
1、試件曲率對精度的影響
在現場(chǎng)工作中經(jīng)常遇到曲面的試件各種曲面對硬度測試結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(zhù)會(huì )使沖頭回彈速度偏低從而使里氏硬度示值偏低。
2、數據換算產(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進(jìn)行試驗時(shí)的分散和對于多臺同型號里氏硬度計的誤差。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、肖氏硬度標準塊直接確定
硬度儀的換算誤差。
3、特殊材料引起為誤差
存儲在硬度儀中的換算表對以下鋼種可能產(chǎn)生偏差：
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(lèi))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(lèi)鋼應在橫截面上進(jìn)行測試。
◆局部冷卻硬化例如由于切割或不適當的試樣制備也會(huì )引起HL值偏高。
磁性鋼
◆在檢驗磁性材料硬度時(shí)由于磁場(chǎng)影響會(huì )使HL值偏低如磁場(chǎng)較強建議不用此種測試方法。
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值偏低當硬化層大于0.8mm時(shí)(C型沖擊裝置為0.2mm)則不影響HL值。
對于特殊材料可用以下方法自己建立對比關(guān)系。
◆試驗面必須仔細制備
◆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
◆用相應測量范圍的硬度塊檢查靜態(tài)硬度計準確性。
◆在試樣上用靜態(tài)硬度計測三個(gè)點(diǎn)并在壓痕周?chē)美锸献兌葍x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(xiàn)。
4、齒輪檢測的誤差
一般情況下里氏硬度儀對于模數大于7的齒輪齒面的檢測是可以保證精確度的，但齒輪模數小于7時(shí)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利于減小誤差。
5、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HL值較大。
根據材料的彈性模量。合金類(lèi)型及熱處理狀態(tài)可以對各種材料分類(lèi)。
6、熱軋方向造成構誤差
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：測圓柱件截面硬度時(shí)應在徑向測試為好(一般圓柱件熱軋方向為軸向)。
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
◆管壁較薄時(shí)在管內放入適當芯子
在熱處理過(guò)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-淬火后由合金結構鋼變成低合金工具鋼）在此情況下應注意選擇適當的金屬材料。
工件本身的硬度離散性也造成試值誤差應根據經(jīng)驗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：所有硬度計都不是萬(wàn)能的、不是能夠解決所有問(wèn)題、完美無(wú)瑕的！而便攜式里氏硬度計測值簡(jiǎn)易、痕跡小、硬度值測量廣泛、攜帶方便不受空間、方位等限制是臺式硬度機的有益補充和擴展！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！
