里氏硬度计使用特点及原理

随着材料科学的发展，各行各业对材料硬度，特别是对材料硬度测量精度和准确性要求越来越高，而传统的台式硬度计使用不方便，测量比较大的试件时要进行取样操作，里氏硬度计体积小，重量轻，不用工作台，并且可在任意方向上使用，便于现场硬度测量，精度高，还可以进行多种硬度值的转换。所以里氏硬度计受到了越来越多用户的欢迎。里氏硬度计的基本原理是将具有一定质量的冲击体在一定的试验力作用下冲击试样表面，测量冲击体距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度，利用电磁原理，感应与速度成正比的电压，通过编制的程序将电信号转变为相应的硬度值显示出来。里氏硬度值以冲击体回跳速度与冲击速度之比来表示，较硬材料产生的反弹速度大于较软者。

里氏硬度计的结构包括主机和冲击装置。冲击装置有许多种，其中较常用的如D型为通用型，用于大部分材料硬度的测量；另一种较常用的冲击装置是G型，由于这种冲击装置的球头直径较大(为5 mm)，对表面粗糙度的要求相对较低，可以满足粗加工后试件的硬度测量。

影响里氏硬度计测量精度的因素

里氏硬度计是通过一系列数据转换计算出来的，并且是在动态力的作用下测定材料硬度的，所以影响测量精度的因素较多，故要对相应因素加以一定的控制，像试件重量、粗糙度、厚度、磁性等都对测量精度有影响，下面就一些具体问题探讨一下。

数据换算产生的误差

里氏硬度换算为其它硬度时的误差包括两个方面：一是里氏硬度本身的测量误差，包括按同一方法重复进行测量时的分散性和多台同型号里氏硬度计之间的测量误差。二是和其它硬度测量方法所测硬度比较产生的误差，这是由于各种硬度试验方法之间不存在明
确的物理关系，并受到其它一些不确定因素的影响。

材料弹性、塑性的影响

里氏硬度计测量的值除与硬度、强度相关外，更与刚度(材料抵抗弹性变形的能力称为刚度)有关，因此所测硬度值是材料硬度和塑性的综合特征参数。布氏硬度相同而材料不同，因刚度的不同，所测里氏硬度是不一样的。出现这种情况，测出的里氏值要根据经验进行修正。比如蠕墨铸铁，如果是铸态的蠕墨铸铁，测出的里氏硬度值要减去8—10，再换算成布氏硬度值；而经过淬火处理的蠕墨铸铁测出的里氏硬度值要减去9—12，再换算成布氏硬度值。

特殊材料引起的误差

像所有奥氏体钢、耐热工具钢、莱氏体铬钢(工具钢类)等硬质材料会引起弹性模量增加，从而使测量值偏低。这类钢应在横截面上进行测量。局部冷却硬化的材料会引起测量值偏高。表面硬化钢的基体软，会使测量值偏低，使用C型冲击装置当硬化层大于0．2 Inln时(使用G型冲击装置为0．8 mm)不影响测量值。

材料磁性的影响

由于里氏硬度与冲击体的回跳速度成正比，而材料磁性将减小回跳速度，从而使测量的硬度值偏低，所以要求试件本身剩磁应小于0．002 T。磁性钢不适合用里氏硬度计测量。

试件稳定性的影响

里氏硬度计靠测得冲击体的冲击速度与回跳速度进行转换得来，所以试件的稳定性，即试件重量也影响测量的精度。如试件足够重，则不影响测量精度。如试件不太重，或者有悬伸部分，或者薄壁试件，在测量时应使用物体支撑，以避免冲击力引起试件的扭曲、变形和移动。对重量较小的试件，要用重量大于5 l(g的支撑体紧紧耦合，试件耦合面与支撑体表面必须平整、光滑，耦合剂(凡士林，机油等)用量不宜过多，并且测量方向必须垂直于耦合平面，这样才能避免对测量精度的影响。以D型和G型冲击装置为例，不同冲击装置与试件重量对测量精度的影响及相应的测量方法.

试件表面粗糙度的影响

试件的表面粗糙度毫无疑问也影响测量的精度，并且影响冲击球头的使用寿命。为了测量准确，试件表面还应洁净、无灰尘、无油污和无氧化皮。因此，对表面粗糙度有严格要求，对D型冲击装置，表面粗糙度应不大于1．6 ixm，对G型冲击装置，表面粗糙度应不大于6．3斗m。

试件表面温度的影响

表面的温度不能过高，过高时测量不准确，******温度为4—38℃。

试件厚度的影响

试件厚度也影响测量精度，对于D型冲击装置，试件最小厚度为3 mm，对于G型冲击装置，试件最小厚度为10 mm。

周围环境的影响

测量时，周围的环境尽量不要有震动，否则测出的里氏值不稳定。

齿轮检测中的误差一般情况下，由于齿面较小，测量误差相对较大，对此，用户可根据实际情况设计工装，这将有助于减小误差。

热轧方向造成的误差

当试件为热轧工艺成型时，如果测量方向与轧制方向一致，会因弹性模量偏大而造成测量值偏低，故测量方向应垂直于热轧方向。比如测圆柱截面硬度时，应在径向测量为好(一般圆柱热轧方向为轴向)。
影响测景精度的因素还有很多，这里就不一一叙述，读者可以在使用过程中，多记录、多比较、多总结经验，方能更好地测量里氏硬度。