里氏硬度測(cè)試技術(shù)是國(guó)際上繼布、洛、維、肖氏硬度之后新發(fā)展的一種技術(shù)依據(jù)里氏硬度理論制造的里氏硬度儀改變了傳統(tǒng)的硬度測(cè)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(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)工件進(jìn)行各種方向的硬度檢測(cè)因此是其它臺(tái)式硬度儀所難以勝任的。自里氏硬度儀誕生以來在國(guó)際上的普及程度越來越廣。在中國(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械工業(yè)部已頒布了"里氏硬度儀技術(shù)條件ZBN7l010-90"國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局已頒布"金屬里氏硬度試驗(yàn)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博士提出來的它是一種動(dòng)態(tài)硬度試驗(yàn)法。硬度傳感器的沖擊體在與被測(cè)工件沖擊過程中距工件表面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(jì)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(cè)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(shì)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(jì)．由于體積龐大不便于在現(xiàn)場(chǎng)使用特別是需測(cè)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(cè)。而里氏硬度儀無需工作臺(tái)其硬度傳感器小如一只筆可用手直接操作無論是大、重型工件還是幾何尺寸復(fù)雜的工件都能容易地檢測(cè)。
三、里氏硬度的相關(guān)因素
里氏硬度試驗(yàn)法既然是動(dòng)載測(cè)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(duì)應(yīng)的彈性模量也不同所以里氏硬度儀是按材料種類進(jìn)行分類測(cè)試的。
四、里氏硬度與其它硬度的轉(zhuǎn)換
里氏硬度值與其它硬度值(HRC、HRB、HB、HV、HSD)之間有對(duì)應(yīng)關(guān)系．因此可將里氏值(HL)轉(zhuǎn)換成其它硬度值．里氏硬度儀可通過機(jī)內(nèi)微電腦進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
五、里氏硬度與其它硬度的分類對(duì)比及檢測(cè)要求
從微觀形變上分類布、洛、維氏硬度考察的是材料的塑性形變表現(xiàn)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(xiàn)為反彈速度的大小或高度。
六、里氏硬度儀對(duì)測(cè)量的要求
1、試樣表面的要求
測(cè)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、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：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(yīng)有足夠的厚度，最小厚度應(yīng)符合如下要求：沖擊裝置類型試樣最小厚度(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(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(duì)于凹、凸、圓柱面及球面試樣，水分測(cè)定儀維修其表面曲率半徑應(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(duì)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(cè)量點(diǎn)間距應(yīng)大于3～4mm不可在同一點(diǎn)上重復(fù)測(cè)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(cè)試精度的幾個(gè)問題
由于里氏硬度儀是在動(dòng)態(tài)力作用下測(cè)定金屬硬度的所以影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的因素比較多故應(yīng)對(duì)這些因素如以一定的限制主要包括:試驗(yàn)條件、試驗(yàn)對(duì)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(duì)精度的影響
在現(xiàn)場(chǎng)工作中經(jīng)常遇到曲面的試件各種曲面對(duì)硬度測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(cè)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(cè)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(duì)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)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(cè)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。
磁性鋼
◆在檢驗(yàn)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(qiáng)建議不用此種測(cè)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(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。
對(duì)于特殊材料可用以下方法自己建立對(duì)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(cè)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(cè)三個(gè)點(diǎn)并在壓痕周圍用里氏變度儀測(cè)五個(gè)值取其平均值。比較兩種方法測(cè)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(cè)的誤差
一般情況下里氏硬度儀對(duì)于模數(shù)大于7的齒輪齒面的檢測(cè)是可以保證精確度的，但齒輪模數(shù)小于7時(shí)由于齒面較��；測(cè)試誤差相對(duì)較大對(duì)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(cè)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。
根據(jù)材料的彈性模量。合金類型及熱處理狀態(tài)可以對(duì)各種材料分類。
6、熱軋方向造成構(gòu)誤差
當(dāng)被測(cè)工件系熱軋工藝成型時(shí)如果測(cè)試方向與軋制方向一致會(huì)因彈性模量"E"偏大而造成測(cè)試值偏低故測(cè)試方向應(yīng)垂直于熱軋方向。
例如：測(cè)圓柱件截面硬度時(shí)應(yīng)在徑向測(cè)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(duì)管件測(cè)試時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：
◆管件注意穩(wěn)固支撐
◆測(cè)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?
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：所有硬度計(jì)都不是萬能的、不是能夠解決所有問題、完美無瑕的！而便攜式里氏硬度計(jì)測(cè)值簡(jiǎn)易、痕跡小、硬度值測(cè)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(shì)不可忽視其流行的作用！
