里氏硬度计测试技术是国际上继布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和肖氏硬度之后新发展的一种技术，里氏硬度的概念是由美国Dr．Dietmar Leeb提出来的，它是一种动态硬度试验法。里氏硬度计的主要部件为内含一冲击体的传感器，冲击体在与被测工件冲击过程中，距工件表面lmm处的反弹速度与冲击速度的比值乘以1000，定义为里氏硬度值，以HL表示，计算公式如下：

里氏硬度值与其它硬度值(HI硷，HRB，HB和HV)之间有对应关系，因此可将里氏值(HL)转换成其它硬度值，里氏硬度计可通过机内微电脑进行自动转换。里氏硬度计传感器如同1支钢笔大小，可对工件进行各方向的硬度检验，所以在施工现场得到了广泛的应用。检测的准确性带来了影响。在检测中发现，里氏硬度计的测量误差除了与大家熟知的测量部位表面粗糙度、污物、曲率半径和厚度等有关外，还在很大程度上受到施工现场振动、环境温度和管线内填充介质等因素的影响。此次测量采用时代集团HL-D型里氏硬度计、D型冲击装置和被测表面粗糙度≤1．6pm。冲击方向垂直向下，管线材质1Cr5Mo钢及其试样，规格为乒89mmX6mm．

影响因素分析

振动的影响

从微观形变上分类，布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度考察的是材料的塑性形变，表现为压痕的大小或深度；里氏硬度考察的是材料的弹性形变，表现为反弹速度的大小或高度。为分析振动的影响，在同一部位共测量两组数据。测第一组时，距测量点2m处有一大功率空气压缩机正在运转；测第二组时，将空气压缩机关闭。

测量值如下：

第一组(HB)：177，159，170，178，162，161，180，163，178和162。
第二组(HB)：173，171，168，170，169，173，168，170，169和169。

标准误差是各测量值的函数，对每组测量值的大小比较敏感，所以它是表示数据集中和离散程度(精度)的一个指标。吼数值很大，说明在振动情况下，数值变化大，数据分散，测量结果不稳定。嘞数值小，说明在无振动的条件下测量数据集中，精度高，结果可靠。产生离散性大的原因是空气压缩机的振动传递给管材，引起管材的共振。当硬度计冲击体冲击到管材表面时，改变了冲击体回弹速度。当共振加速回弹速度时，测量值偏高，共振减弱回弹速度时，测量值偏低。这种改变是不确定且无规律的。现场被测零件多种多样，振动对其影响的大小，依据零件重量、体积和几何外形的不同而有较大差异。重量轻或体积小的零件会引起较大的振幅，测量值的离散性较大，测量数据不可靠。

温度的影响

在施工现场，用远红外测温仪测得阳光曝晒下的钢管表面温度为67℃，此时测得热处理前的焊缝部位的硬度(HB)为302，300，307，302，310，306，303，306，302和303，平均值为304。在清晨，钢管的表面温度为28℃，此时测此部位的硬度(HB)则变为317，320，320，321，319，326，321，322和325，平均值为321。

由此看出温度的不同，平均硬度相差17HB。原因是未经热处理的焊缝存在很大内应力，当温度升高时，应力松弛，硬度降低；当温度降低时应力增加，硬度升高。内应力越大，温度对硬度值的影响越敏感。焊缝部位、局部热处理部位和受拘束部位的内应力大，所以硬度值变化较大。调质处理的轴类和回火处理的齿轮等，其内应力很小，所以温度对其影响较小。

填充介质的影晌

HL-D里氏硬度计要求被测工件最小厚度>3mm，因此规格{＆89mm×6mm的管材完全满足要求。但在测量内部充满水的管线时却出现了异常情况。下面是热处理后的焊缝在两种不同的情况下，同一部位得到的测量结果。

充满水介质(HB)：273，269，270，270，271，268，272，267，268和271，平均值270。

放掉水介质(HB)：259，261，259，267，263，257，258，260，257和262，平均值260。

上述两种状态的误差为10HB。究其原因，放掉水介质后，管线内部变空，当受到硬度计冲击体的冲击时，管壁会发生轻微弹动，吸收部分冲击功，造成硬度偏低。当充满水介质时，水起到了耦合剂的作用，使得管材和水变成了一个整体，消除了能量损失，提高了测量精度。

(1)    施工现场条件复杂，如果在振动环境下用里氏硬度计测量硬度，其测量值离散性大，且不可通过误差来校正，测量结果是无效的。感性大，裂纹扩展速度也大。氢脆裂纹源的萌生与应力有关，裂纹源在应力和氢交互作用下逐步形成，弹簧片在加工钝化处理后，已吸收一定量的氢。3Crl3为高强度钢，对氢脆敏感性较大，装配时用2个M5螺钉安装固定弹簧片2个定位孔于小平面上，工作时把弹簧片的另一端(弧形部分)下压，使第二个定位孔的附近成为应力集中点，是受力矩和变形量最大的部位，应力得不到释放，应力使氢在零件内部扩散聚集，并最终导致氢脆延迟裂纹的出现，最后在第二个定位孔的附近发生脆性断裂。

(2)    根据有关文献记载，氢脆断裂的临界应力极限知随着材料强度的升高而急剧下降，说明材料强度越高氢脆的敏感性越大，一般强度级别>1 400MPa时，含氢量仅在1×10_6以下即可导致氢脆。强度级别>1 200MPa时，材料中含氢量在5x10-6～10×10_6之间即可致氢脆。由于应力的作用，处在点阵间隙中的氢原子会通过扩散集中于缺口所产生的应力集中处。含有一定量氢的金属材料受载后，氢原子向微裂纹尖端的三向应力区扩散集中并在位错线上沉淀下来。此时位错群好似收集氢的一口深井，使氢在此处逐步达到较高的浓度。位错与氢混合形成气团，氢对位错起到钉扎作用，使位错不能再自由运动，于是产生局部硬化。在外加应力的作用下，不能通过位错的移动产生塑性变形，应力得不到松弛，愈积愈高。与此同时，落人陷阱中的氢分子形成一串不连续的微孔，这些微孔中的氢愈聚愈多，对微孔壁产生强大的内压。当内压达到一定值后，多个微孔相连形成内部的裂纹。当原有裂纹的前端(硬化区)在外力作用下，应力达到足够大时，裂纹扩展并与内裂纹打通，使裂纹向前扩展一段。这时，局部硬化消除，应力集中得到松弛。但与此同时，在裂纹前沿处又在外力作用下产生了新的应力集中、新的氢富集、新的位错与氢的气团及新的位错被钉扎，使裂纹不断向前扩展。如此循环反复，直至断裂。失效件硬度超出设计要求范围，这相对于硬度在49HRC以下或硬度更低的零件而言，则更易发生氢脆断裂。

断裂件断口呈典型的脆性特征，由于弹簧片在表面钝化处理后，未进行除氢处理或除氢不充分，进入钢中的氢沿晶界处聚集，导致晶界脆化，致使零件在外力作用下吸氢而氢脆。另外，零件的硬度高于设计要求，加快了氢脆趋向。

(1)建议这一批弹簧片全部报废。

(2)在以后的生产中，严格控制热处理工艺，将零件硬度调整至设计要求范围内。零件钝化处理后，必须充分除氢，建议采用200℃保温8h以上的除氢工艺。