硬度与里氏硬度计的使用与注意事项.docx

硬度及里氏硬度计测试基本原理和使用方法一、硬度 硬度：指固体材料对外界物体压陷、刻划等作用的局部抵抗能力，是衡量材 料软硬程度的一个指标它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的 能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力硬度不是一个简单的物理 概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标硬度分为：① 划痕硬度：主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是选一根一端硬一端 软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬定性 地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短② 压入硬度：主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被 测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬由于压头、载荷 以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏 硬度和显微硬度等几种③ 回跳硬度：主要用于金属材料，方法是使一特制的小锤从一定高度自由下 落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中储存（继而释放）应变能的多少 （通过小锤的回跳高度测定）确定材料的硬度金属材料常用硬度测试分类：1•洛氏硬度；2•布氏硬度；3•维氏硬度；4. 里氏硬度；5•肖氏硬度等。

试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦，由其表面所呈现的 擦痕深浅以判定其硬度的高低这种方法称为锉试法，这种方法不太科学布氏硬度以 HB[N（kgf/mm2）]表示（HBS'HBW）（参照 GB/T231 — 1984），生 产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低 合金结构钢等毛胚或半成品的硬度适用于测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶 粒或组成的金属材料的硬度及钢件退火、正火和调质后的硬度表示符号：HBS, 适用于值在450度以下，HBW适用于值在450-650的材料洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也 不同一般生产中HRC用得最多，压痕较小，可测较薄的材料和硬的材料和成品 件的硬度，可以直接在工件上试验，直接读出硬度值，广泛用于热处理质量检验， 常用于检查淬火后的硬度测量范围：HRA (20-88) , HRB (20-100) , HRC(20-70)维氏硬度(HV )适用范围比较广，精度高，测量准确，但是效率低努氏硬度(HK )对表面淬硬层或镀层硬度测定较为方便肖氏硬度(HS)可以在现场测量大型工件的硬度，但是精度较低。

里氏硬度(HL)常用于测量大型铸锻件、永久组装部件等，精度高，但是对 被测工件要求也较高在一定条件下，HB与HRC可以查表互换其换算公式可大概记为：1HRC~ 10HB二、里氏硬度计 里氏硬度计是一种新型的硬度测试仪器，它是根据最新的里氏( DietmarLeeb)硬度测试原理利用最先进的微处理器技术设计而成里氏硬度计具有测试 精度高、体积小、操作容易、携带方便，测量范围宽的特点它可将测得的 HL 值自动转换成布氏、洛氏、维氏、肖氏等硬度值并打印记录，它还可配置适合于 各种测试场合的配件里氏硬度计可以满足于各种测试环境和条件1、里氏硬度计测试基本原理随着单片技术的发展，1978年，瑞士人Leeb博士首次提出了一种全新的测 硬方法，它的基本原理是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里氏硬度值以冲击体回跳速度与冲击速度之比来表示计算公式：HL=1000*(VB/VA)式中：HL——里氏硬度值VB——冲击体回跳速度VA——冲击体冲击速度技术特性：1) 测量范围：HLD(100~990)/HRC17.1〜68.5，车间的硬度计标准件HLD— —796。

2) 测定方向：360 度3) 硬度制：里氏(HL)、布氏(HB)、洛氏A(HRA)、洛氏B(HRB)、洛氏C(HRC)、 维氏(HV)、肖氏(HS)4) 测量材料：钢和铸钢、合金工具钢、不锈钢、灰铸铁、球墨铸铁、铸铝 合金、铜锌合金(黄铜)、铜锡合金(青铜)、纯铜、锻钢2、 里氏硬度计冲击装置里氏硬度计配套冲击装置有D、DC、D+15、C、G、E、DL七种： D：外型尺寸：f20*70mm，重量：75g通用型，用于大部分硬度测量DC:外型尺寸：f20*86mm，重量：50g冲击装置很短，主要用于非常局促 的地方，例如孔或圆筒内D+15：外型尺寸：f20*162mm，重量：80g头部细小，用于沟槽或凹入的表 面硬度测量C：外型尺寸：f20*141mm，重量：75g冲击能量最小，用于测小轻、薄部件 及表面硬化层G：外型尺寸：f30*254mm，重量：250g冲击能量大，对测量表面要求低 用于大、厚重及表面较粗糙的锻铸件E：外型尺寸：f20*162，重量80g压头为人造金刚石，用于硬度极高材料的 测定DL：外形尺寸：f20*202mm，重量：80g头部更加细小，用于狭窄沟槽及齿 轮面硬度的测定。

一台主机可配备5种不同冲击装置使用，自动识别冲击装置类型更换时无 需重新校准3、 异型支撑环的使用在现场工作中，经常遇到曲面试件，各种曲面对硬度测试结果影响不同，在 正确操作的情况下，冲击落在试件表面瞬间的位置与平面试件相同，故通用支撑 环即可但当曲率小到一定尺寸时,由于平面条件的变形的弹性状态相差显著会 使冲击体回弹速度偏低，从而使里氏硬度示值偏低因此对试样，建议测量时使 用小支撑环对于曲率半径更小的试样，建议选用异型支撑环4、 影响里氏硬度计测试精度的因素1) 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：一方面是里氏硬度本身测 量误差，这涉及到按方法进行试验时的分散和对于多台同型号里氏硬度计的测量 误差另一方面是比较不同硬度试验方法所测硬度产生的误差，这是由于各种硬 度试验方法之一间不存在明确的物理关系，并受到相互比较中测量不可靠影响的 原因2） 特殊材料引起的误差存贮在硬度仪中的换算表对下列钢种可能产生偏差： 所有奥氏体钢、耐热工具钢和莱氏体铬钢（工具钢类）硬质材料会引起弹性 模量增加，从而使 L 值偏低这类钢应在横截面上进行测试局部冷却硬化会引起L值偏高；磁性钢由于磁场影响，会使L值偏低。

表面硬化钢，基体软，会使L值偏低，当硬化层大于0.8mm时（C型冲击装 置为0.2mm）则不影响L值3） 齿轮检测中的误差 一般情况下，由于齿面较小，测试误差相对较大，对此，用户可根据情况设计相应的工装，将有助于减小误差4） 材料弹性、塑性的影响 里氏值除与硬度、强度相关外，更与弹性模量有关，硬度值是材料硬度和塑性的特征参数，因为两者的成分必然是共同测定的在弹性部分，首先明显受E模量影响，在这方面当材料的静态硬度相同，而 E值大小不同时，E值低的材料，L值较大5） 热轧方向造成的误差当被测工件系热轧工艺成型时，如果测试方向与轧制方向一致，会因弹性模 量 E 偏大而造成测试值偏低，故测试方向应垂直于热轧方向例如：测圆柱截面 硬度时，应在径向测试为好一般圆柱热轧方向为轴向）6） 试样重量、粗糙度、厚度的影响7） 试件磁性应小于 30 高斯8） 其它因素的影响9） 示值误差和示值重复性见表 1表1序 号冲击装置类 型标准里氏硬度 块硬度值示值误差示值重复 性1D760±30HLD±6 HLD6 HLD530±40HLD±10 HLD10 HLD2D62±1HRC±1HRC±1HRC所以，一般测量6-10次，去掉偏差较大的最大和最小值，取算术平均值作 为最终参考值。

5、适用钢材和测试值参考范围根据里氏原理，只要材料具备一定刚性，能形成反弹，就能测出准确的里氏 硬度值，但很多材料里氏与其它制式的硬度没有相应的换算关系，因此里氏硬度 计目前只装了9种材料的换算表具体材料如下：钢和铸钢，合金工具钢，灰铸 铁，球墨铸铁，铸铝合金，铜锌合金，铜锡合金，纯铜，不锈铜对于一些特殊材料的试样，用户可使用公司提供的拟合曲线软件做专用换算 表在实际生产中，使用的金属材料多种多样，由于里氏硬度计对材料的加工方 式、材料的合金元素组成敏感，而里氏硬度计芯片中储存的硬度换算表不可能都 满足用户的需要，用户在测试中，可以使用拟合软件做自己专用的硬度换算表序号材料里氏硬度HLD1C低碳钢350〜5222C高碳钢500〜7103Cr铬钢500〜7304CrV铬钒钢500〜7505CrNi铬镍钢500〜7506CrMo铬钼钢500〜7387CrNiMo铬镍钼钢540〜7388CrMnSi铬锰硅钢500〜7509SSST超高强度钢630〜80010SST不锈钢500〜710当用标准洛氏硬度块进行检定时，误差均大于2HRC时，可能是球头磨损失效，应考虑更换球头或冲击体D型冲击装置里氏硬度换算表碳钢，低合金钢和铸钢(E^210 OOON/mm)HB⑴HB⑵HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD30083HB〔1〕为轧制材料30284HB〔2〕为锻造材料304853068530886HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD3108731287314883168931890HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD3209032291324923269332894HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD3309433295334963369733898HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD34099342100344101346101348102HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD35059.610335260.31043546110535661.710635862.4107HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD36063.110836263.810936464.5110366 65.1 11136865.8112HLDHRCHRBHV(F=(F=HSD37066.411437267115。