浅谈里氏硬度计的检定和影响检定的分析

蔡晓燕　叶礼明

摘  要：里氏硬度计在使用和操作上较为便捷，因此，在实际应用中应用广泛。里氏硬度计是一种检测金属硬度的设备，它的工作原理是：用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。里氏硬度计作为测试硬度的工具，它的准确与否直接影响硬度的示值，应依据相关的规程要求，做好检定工作。

关键词：里氏硬度计  检定  影响因素

中图分类号：TH871    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）04（c）-0053-02

目前，里氏硬度计的检定是依据JJG 747-1999里氏硬度计检定规程。里氏硬度计在检定过程中要排除不利于检定准确性的因素，以确保检定工作顺利完成。里氏硬度计的检定规程应结合里氏硬度计的组成结构、特点和操作方法的更新换代而不断改进和优化的，以确保里氏硬度计的测量准确性。

1  里氏硬度计概述

里氏硬度计的基本原理是对有一定质量的冲击体，采用实验力冲击的方法，进行材料硬度测量。硬度计包含了显示装置和冲击装置，利用电磁原理在测量冲击体进行表面1mm的冲击过程中，根据冲击速度和反弹速度比值得出金属材料的硬度示值，计算公式为HL=1000×（VB/VA）。式中：HL为里氏硬度值，VB为冲击体回跳速度，VA为冲击体冲击速度。里氏硬度计具有重量轻体积小，硬度传感器小等优势，不需要工作台，可以直接进行手持操作，利用冲击体发出的冲击波，测量出被测物体的硬度，尤其是针对大型的工件、大型的零部件和大型复杂工件，测量精确度较大，不需要拆卸大型工件，在任意方向上可以测量反弹速度和冲击速度，以判断工件的硬度。

里氏硬度计具有如下功能：具有开机示值软件校准功能，保证数据在任意行业不同的规范和标准下适用;拥有全密封金属外壳，坚固耐用，具有优异的抗震动、冲击和电磁干扰能力;菜单式操作，信息丰富、直观，一键式实现材料和硬度制氏的任意切换，简单方便;具有自动报警功能。预先设置公差限值，超出范围自动报警，适合批量测试;可自由转换所有硬度制式（HL、HB、HRB、HRC、HRA、HV、HS）;可配备不同冲击装置，自动识别，更换时无须重新校准，绝好的兼容性;大屏幕液晶显示，有高亮LED背光，方便在光线灰暗环境使用;.具有自动休眠、自动关机、剩余电量提示功能，低功耗设计、直接读取HB值，无须人工查表;带RS232通信接口，可以方便、快捷地与计算机进行数据交换打印和参数设定;可连续工作不少于200h。

里氏硬度计操作步骤：首先将被检测物体平放在地面上，不能有晃动，保持平稳。被检测位置，必要时可加支撑块，防止出现悬空状态。打开硬度G或L设置物体材料，设置硬度值，设置检测方向，最后进行硬度检测。在进行检测过程中，对于被测表面向下按1s后，按住硬度计上面凸起的小圆柱，此时就会自动显示硬度值。操作过程中操作人员应进行每个检测部位至少5次的检测，同时保持冲击位置平稳，且与被测面保持垂直状态。测试完毕后，进行多次测试的平均值，作为该部位的硬度数值，被测点之间的距离应大于3mm，进行物体和测试结果的比较时，不合格的应转入隔离区，合格的转入下一道工序。

2  里氏硬度计的检定方法

根据里氏硬度计的检定规程要求，里氏硬度计在使用过程中，需要对冲击体的球头材料进行确认，根据材质不同的要求，对球头使用不同的检定方法。例如，在碳化钨球的直径检定上，按照里氏硬度计检定要求，采用立式光学计，先后进行3个以上的位置测量。

检定过程中为了保证准确度，当检定示值高于0.25μm，可以要求在任意点上进行测量值和标称值的对比。例如规程中规定，碳化钨球头半径为3mm以上的可以进行标准测量器的检定，选用立式光学计进行球头半径测量，显示范围应设定在-100～100mm之间。

无法进行直接测量的，可以通过比较法进行测量。在标准测量中需要设置3个以上的位置测量，根据测量值和标准值的差描述容易产生混淆的位置。检定时要将测量值与标准值之差进行对比。

对于检定金刚石球头直径进行检定，金刚石球面半径要求在3mm以内，将冲击体按照新钢石球的直径检定方法进行描述，绕着轴线旋转之后，将金刚石球顶部投影到投影仪上，比较专用曲线面板和投影曲线面板，距离金刚是顶端0.2mm范围内，球面直径符合检定规程，应在两个轴向截面上的球面直径顶端0.2mm的范围内进行检定。

3  影响里氏硬度计检定精度的因素

对于里氏硬度换算产生的误差，实验室的分散和多台同型号里氏硬度计的测量，采用不同的硬度试验方法，能够将不明确的物理关系予以明确，而且还可以比较出不同硬度试验方法下所测量出来的产生的误差，以及产生的测量准确度的影响原因。

（1）数据换算产生的误差：里氏硬度换算为其他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）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。

（3）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：对于特殊材料引起的误差，例如奥氏体钢耐热钢、莱氏体铬钢硬质材料等，应在测量过程中对于局部冷却硬化引起的L值偏高或者是磁场影响进行判断，利用硬度仪上的换算表，对由于钢种产生的误差进行确认。如果L值偏低的，则可能由于表面硬化，钢基体软导致了L值偏低，而硬化大于0.8mm的可不会影响L值。对于热扎方向引起的误差，应该在测量上要求扎制方向和测试方向一致。例如，测圆柱截面硬度时，应在镜像进行测量，而弹性模量偏大的容易造成测量值偏低，此时应垂直于热向方向进行测试。

（4）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。

（5）材料弹性、塑性的影响。由于材料弹性和塑性的影响，在检定硬度强度以外，還要注意材料的特征参数，在弹性方面容易受到模量影响，此时一直可能发生大小不同的情况，但是材料的硬度是相同的，这与弹性模量有关系。对于其他影响关键硬度的因素要予以注意，例如管壁较薄，关键点不稳固、支撑不足，或者是测试点靠近支撑点的，都要在进行测量的时候予以注意。

4  结语

由于里氏硬度计在使用和操作上较为便捷，因此在实际应用中应用广泛。该文是对目前在用的里氏硬度计的检定方法和影响因素进行分析，希望对同行在检定工作中能有所帮助，还有不足的地方正在进一步完善中。

参考文献

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[4] JJG 747-1999，里氏硬度计检定规程[S].

作者简介：蔡晓燕（1985，5—），女，汉族，福建福州人，本科，工程师，研究方向：计量器具在检定校准中的研究以及注意事项。