影響里氏硬度計(jì)測(cè)試精度因素分析

梁振榮

摘 要：分析影響里氏硬度計(jì)測(cè)試精度的因素，簡(jiǎn)述里氏硬度測(cè)試的原理，提出了提高測(cè)試精度相應(yīng)的對(duì)策，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考建議。

關(guān)鍵詞：里氏硬度計(jì)；沖擊體；精確度；標(biāo)準(zhǔn)方向

中圖分類號(hào)：TH871.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0012-02

里氏硬度計(jì)是一種測(cè)試器材，具有測(cè)量簡(jiǎn)易、痕跡小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于金屬制造業(yè)中。里氏硬度計(jì)是在動(dòng)態(tài)力作用下測(cè)定金屬硬度的，因此，影響里氏硬度計(jì)測(cè)試結(jié)果精確性的因素比較多，對(duì)影響因素進(jìn)行分析是十分必要的。

1 里氏硬度測(cè)試原理

將硬度傳感器的沖擊體以一定的速度沖擊被測(cè)工件，測(cè)量沖擊頭距工件表面1 mm處的沖擊速度va和反彈速度vb，反彈速度與沖擊速度的比值乘以1 000即為里氏硬度，可用下式表示：

HL=（vb/va）×1 000. （1）

式（1）中：HL——里氏硬度值；

vb——沖擊體反彈速度；

va——沖擊體沖擊速度。

通過(guò)硬度計(jì)微電腦可以將HL換算成HRB，HRC，HB，HV等。

2 里氏硬度測(cè)試影響因素

2.1 硬度計(jì)沖擊方向

使用里氏硬度計(jì)前應(yīng)根據(jù)工件被測(cè)部位選擇沖擊方向（如圖1所示），且盡可能選擇硬度計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方向（如圖2所示）。因?yàn)闆_擊方向不同，沖擊頭沖擊速度和反彈速度不同，因而，如果沖擊方向不準(zhǔn)確，將影響沖擊速度與反彈速度的比值，即影響里氏硬度值的準(zhǔn)確度。

在設(shè)備實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，特別是對(duì)大型石油化工設(shè)備等進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，大多數(shù)是根據(jù)檢驗(yàn)方案事先拆除指定部位的保溫層。硬度測(cè)試的方向與硬度計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方向可能有一定差別，這種無(wú)法避免的偏差可由檢驗(yàn)人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試點(diǎn)，將誤差降低到最小。另外，同一臺(tái)設(shè)備可能需要對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行測(cè)試，需要根據(jù)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)腳手架搭配和被檢工件位置限制等具體情況，不停地改變測(cè)試方向，短時(shí)間之內(nèi)要完成數(shù)百臺(tái)設(shè)備的檢驗(yàn)，這樣大量重復(fù)的工作很容易讓檢驗(yàn)人員在測(cè)試之前忘記調(diào)整硬度計(jì)的沖擊方向。為了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)，大多需要重新測(cè)試，這便加大了工作量。

2.2 工件表面清潔度

在現(xiàn)場(chǎng)硬度測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，被測(cè)工件表面油污的存在會(huì)降低硬度測(cè)定值，這是因?yàn)橛捕扔?jì)沖擊頭在空氣介質(zhì)和油污介質(zhì)中所受的摩擦力不同，在油污介質(zhì)中沖擊能量損失大，減小了沖擊頭的反彈速度，使測(cè)試值偏低。同時(shí)，被檢工件表面鐵銹、防腐層等的致密度、硬度與工件本體不同，對(duì)沖擊頭具有一定的緩沖作用，同樣有能量損失，減小沖擊頭的反彈速度，對(duì)硬度值的影響與油污相似。因此，在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)硬度測(cè)試之前，必須擦除工件表面的油污，打磨鐵銹和防腐層，直至露出本體金屬光澤。

工件表面的防腐層被打磨后以粉塵狀彌散在工件周圍空氣中，有一部分粉塵會(huì)沉積在被檢工件表面，黏附?jīng)_擊頭進(jìn)入硬度計(jì)導(dǎo)管。這加大了測(cè)試過(guò)程中沖擊頭的摩擦力，影響硬度值的準(zhǔn)確性。同時(shí)，黏附的粉塵會(huì)使沖擊頭磨損加快，縮短硬度計(jì)壽命。因此，檢驗(yàn)前必須吹掃或擦拭干凈被檢部位。

2.3 工件表面粗糙度

在布氏硬度、維氏硬度等靜態(tài)硬度試驗(yàn)中，粗糙度對(duì)測(cè)試值的影響更多是因?yàn)檩^大的粗糙度容易使壓痕邊緣不清晰導(dǎo)致測(cè)試讀數(shù)不準(zhǔn)。而里氏硬度計(jì)測(cè)試值通過(guò)自身儀器電路自動(dòng)顯示，容易使人誤認(rèn)為粗糙度對(duì)其影響較小。里氏硬度測(cè)試原理與布氏硬度、維氏硬度測(cè)量原理迥異，里氏硬度是測(cè)試硬度計(jì)沖頭沖擊速度與反彈速度的動(dòng)態(tài)物理量，粗糙度對(duì)硬度的影響是通過(guò)改變沖擊頭的反彈方向影響回彈速度來(lái)影響硬度值，粗糙度較大時(shí)影響較明顯。另外，粗糙度對(duì)硬度的影響還通過(guò)對(duì)沖擊頭的能量吸收來(lái)體現(xiàn)，粗糙度不同引起的能量損失也不同。

沖擊頭沖擊不同粗糙度表面示意圖見圖3和圖4.工件表面凹凸不平，當(dāng)沖頭落在工件表面時(shí)，使凸起部位產(chǎn)生變形，吸收了沖頭的沖擊能量（圖3b和圖4b）。表面粗糙度數(shù)值越大，表面凹凸起伏越大，吸收沖擊能量越大，沖頭損失能量越多，里氏硬度值越偏?。▓D3）。反之，表面粗糙度值越小，沖頭能量損失小，硬度值偏大（圖4）。此處的硬度值偏大、偏小只是相對(duì)而言，因?yàn)閺睦碚撋现v，受粗糙度的影響里氏硬度測(cè)試值只會(huì)偏低。

另外，同一工件粗糙度差異較大會(huì)引起硬度測(cè)試數(shù)據(jù)離散度較大。特別是對(duì)大批量、大型設(shè)備聯(lián)合檢驗(yàn)時(shí)，大批打磨工人聯(lián)合作業(yè)，一臺(tái)設(shè)備可能由多個(gè)持有不同型號(hào)、不同數(shù)目的砂輪打磨機(jī)和打磨技術(shù)迥異的打磨工完成，這在一定程度上也影響到硬度值的準(zhǔn)確測(cè)定。因此，檢驗(yàn)中應(yīng)盡可能由一位打磨工完成整臺(tái)設(shè)備的打磨，從而使檢驗(yàn)結(jié)果相對(duì)可靠。

在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)過(guò)程中，硬度測(cè)試部位的表面粗糙度要符合GB/T17394—1998《金屬里氏硬度試驗(yàn)方法》中對(duì)粗糙度的要求。工件表面粗糙度的要求如表1所示。

2.4 工件厚度

現(xiàn)場(chǎng)的金屬工件厚薄不均，最厚的可達(dá)130 mm，最薄的僅有5 mm，其中還包括許多管件。采用里氏硬度計(jì)測(cè)量，對(duì)厚工件影響不大；但對(duì)于薄管工件，由于工件剛性較低，容易吸收沖擊能量產(chǎn)生彈性變形、塑性變形、振動(dòng)，從而使沖頭反彈速度降低，造成測(cè)量值偏低，有的甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。金屬里氏硬度試驗(yàn)方法中規(guī)定的不同沖擊裝置對(duì)工件最小厚度的要求見表2。但有時(shí)受現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件的限制，工件厚度無(wú)法滿足要求，而又無(wú)法使用其他測(cè)量方法，只能經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，分析同種材料厚度變化與硬度值之間的關(guān)系，從而對(duì)薄壁工件硬度值進(jìn)行修正，盡可能保證測(cè)試值準(zhǔn)確。

2.5 工件不規(guī)則性

在檢驗(yàn)容器焊接接頭硬度時(shí)，一般需要測(cè)試焊縫、熱影響區(qū)和母材的硬度。實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有些焊縫高而窄，且為弧形曲面（圖5），硬度計(jì)常配的支撐環(huán)不能緊密、穩(wěn)定地緊貼被檢表面，而是隨測(cè)試人員的施力方向左右搖擺，影響測(cè)試值的準(zhǔn)確度。一般的解決辦法是給硬度計(jì)配上合適的異型支撐環(huán)。不過(guò)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中采用更多的是在條件允許下將焊縫弧形曲面打磨成容易進(jìn)行硬度測(cè)試的平面。

在測(cè)試焊縫熱影響區(qū)時(shí)還發(fā)現(xiàn)有些容器成形不好，棱角較大，焊縫兩邊的熱影響區(qū)有些甚至向內(nèi)有一定的凹陷（圖6）。這些凹陷會(huì)導(dǎo)致沖頭距離工件的距離增大，使反彈速度減小，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏小。如果將沖頭向焊縫方向移動(dòng)，可能會(huì)得出焊縫硬度。而將沖頭向熱影響區(qū)外移動(dòng)，可能會(huì)得出母材的硬度。因此現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)此情況，選擇成形較好的部位進(jìn)行硬度測(cè)試。另外，多次打磨后留下的凹坑對(duì)硬度測(cè)試結(jié)果也有同樣的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，里氏硬度計(jì)是一種相對(duì)先進(jìn)的便攜式硬度測(cè)試儀器，具有體積小、操作方便、適用范圍廣等特點(diǎn)，適合測(cè)試一些大型、重型和不易移動(dòng)的試件。由于存在許多影響測(cè)量精確度的因素，因此，需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的防范措施，從而避免里氏硬度計(jì)出錯(cuò)。

參考文獻(xiàn)

[1]張恒巖，廉恩常，柏忠澤，等.淺談?dòng)绊懤锸嫌捕扔?jì)測(cè)量精度的因素[J].計(jì)測(cè)技術(shù)，2010（02）.

[2]黃山松.里氏硬度計(jì)的測(cè)量原理與準(zhǔn)確性分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（04）.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：分析影響里氏硬度計(jì)測(cè)試精度的因素，簡(jiǎn)述里氏硬度測(cè)試的原理，提出了提高測(cè)試精度相應(yīng)的對(duì)策，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考建議。

關(guān)鍵詞：里氏硬度計(jì)；沖擊體；精確度；標(biāo)準(zhǔn)方向

中圖分類號(hào)：TH871.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0012-02

里氏硬度計(jì)是一種測(cè)試器材，具有測(cè)量簡(jiǎn)易、痕跡小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于金屬制造業(yè)中。里氏硬度計(jì)是在動(dòng)態(tài)力作用下測(cè)定金屬硬度的，因此，影響里氏硬度計(jì)測(cè)試結(jié)果精確性的因素比較多，對(duì)影響因素進(jìn)行分析是十分必要的。

1 里氏硬度測(cè)試原理

將硬度傳感器的沖擊體以一定的速度沖擊被測(cè)工件，測(cè)量沖擊頭距工件表面1 mm處的沖擊速度va和反彈速度vb，反彈速度與沖擊速度的比值乘以1 000即為里氏硬度，可用下式表示：

HL=（vb/va）×1 000. （1）

式（1）中：HL——里氏硬度值；

vb——沖擊體反彈速度；

va——沖擊體沖擊速度。

通過(guò)硬度計(jì)微電腦可以將HL換算成HRB，HRC，HB，HV等。

2 里氏硬度測(cè)試影響因素

2.1 硬度計(jì)沖擊方向

使用里氏硬度計(jì)前應(yīng)根據(jù)工件被測(cè)部位選擇沖擊方向（如圖1所示），且盡可能選擇硬度計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方向（如圖2所示）。因?yàn)闆_擊方向不同，沖擊頭沖擊速度和反彈速度不同，因而，如果沖擊方向不準(zhǔn)確，將影響沖擊速度與反彈速度的比值，即影響里氏硬度值的準(zhǔn)確度。

在設(shè)備實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，特別是對(duì)大型石油化工設(shè)備等進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，大多數(shù)是根據(jù)檢驗(yàn)方案事先拆除指定部位的保溫層。硬度測(cè)試的方向與硬度計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方向可能有一定差別，這種無(wú)法避免的偏差可由檢驗(yàn)人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試點(diǎn)，將誤差降低到最小。另外，同一臺(tái)設(shè)備可能需要對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行測(cè)試，需要根據(jù)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)腳手架搭配和被檢工件位置限制等具體情況，不停地改變測(cè)試方向，短時(shí)間之內(nèi)要完成數(shù)百臺(tái)設(shè)備的檢驗(yàn)，這樣大量重復(fù)的工作很容易讓檢驗(yàn)人員在測(cè)試之前忘記調(diào)整硬度計(jì)的沖擊方向。為了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)，大多需要重新測(cè)試，這便加大了工作量。

2.2 工件表面清潔度

在現(xiàn)場(chǎng)硬度測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，被測(cè)工件表面油污的存在會(huì)降低硬度測(cè)定值，這是因?yàn)橛捕扔?jì)沖擊頭在空氣介質(zhì)和油污介質(zhì)中所受的摩擦力不同，在油污介質(zhì)中沖擊能量損失大，減小了沖擊頭的反彈速度，使測(cè)試值偏低。同時(shí)，被檢工件表面鐵銹、防腐層等的致密度、硬度與工件本體不同，對(duì)沖擊頭具有一定的緩沖作用，同樣有能量損失，減小沖擊頭的反彈速度，對(duì)硬度值的影響與油污相似。因此，在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)硬度測(cè)試之前，必須擦除工件表面的油污，打磨鐵銹和防腐層，直至露出本體金屬光澤。

工件表面的防腐層被打磨后以粉塵狀彌散在工件周圍空氣中，有一部分粉塵會(huì)沉積在被檢工件表面，黏附?jīng)_擊頭進(jìn)入硬度計(jì)導(dǎo)管。這加大了測(cè)試過(guò)程中沖擊頭的摩擦力，影響硬度值的準(zhǔn)確性。同時(shí)，黏附的粉塵會(huì)使沖擊頭磨損加快，縮短硬度計(jì)壽命。因此，檢驗(yàn)前必須吹掃或擦拭干凈被檢部位。

2.3 工件表面粗糙度

在布氏硬度、維氏硬度等靜態(tài)硬度試驗(yàn)中，粗糙度對(duì)測(cè)試值的影響更多是因?yàn)檩^大的粗糙度容易使壓痕邊緣不清晰導(dǎo)致測(cè)試讀數(shù)不準(zhǔn)。而里氏硬度計(jì)測(cè)試值通過(guò)自身儀器電路自動(dòng)顯示，容易使人誤認(rèn)為粗糙度對(duì)其影響較小。里氏硬度測(cè)試原理與布氏硬度、維氏硬度測(cè)量原理迥異，里氏硬度是測(cè)試硬度計(jì)沖頭沖擊速度與反彈速度的動(dòng)態(tài)物理量，粗糙度對(duì)硬度的影響是通過(guò)改變沖擊頭的反彈方向影響回彈速度來(lái)影響硬度值，粗糙度較大時(shí)影響較明顯。另外，粗糙度對(duì)硬度的影響還通過(guò)對(duì)沖擊頭的能量吸收來(lái)體現(xiàn)，粗糙度不同引起的能量損失也不同。

沖擊頭沖擊不同粗糙度表面示意圖見圖3和圖4.工件表面凹凸不平，當(dāng)沖頭落在工件表面時(shí)，使凸起部位產(chǎn)生變形，吸收了沖頭的沖擊能量（圖3b和圖4b）。表面粗糙度數(shù)值越大，表面凹凸起伏越大，吸收沖擊能量越大，沖頭損失能量越多，里氏硬度值越偏?。▓D3）。反之，表面粗糙度值越小，沖頭能量損失小，硬度值偏大（圖4）。此處的硬度值偏大、偏小只是相對(duì)而言，因?yàn)閺睦碚撋现v，受粗糙度的影響里氏硬度測(cè)試值只會(huì)偏低。

另外，同一工件粗糙度差異較大會(huì)引起硬度測(cè)試數(shù)據(jù)離散度較大。特別是對(duì)大批量、大型設(shè)備聯(lián)合檢驗(yàn)時(shí)，大批打磨工人聯(lián)合作業(yè)，一臺(tái)設(shè)備可能由多個(gè)持有不同型號(hào)、不同數(shù)目的砂輪打磨機(jī)和打磨技術(shù)迥異的打磨工完成，這在一定程度上也影響到硬度值的準(zhǔn)確測(cè)定。因此，檢驗(yàn)中應(yīng)盡可能由一位打磨工完成整臺(tái)設(shè)備的打磨，從而使檢驗(yàn)結(jié)果相對(duì)可靠。

在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)過(guò)程中，硬度測(cè)試部位的表面粗糙度要符合GB/T17394—1998《金屬里氏硬度試驗(yàn)方法》中對(duì)粗糙度的要求。工件表面粗糙度的要求如表1所示。

2.4 工件厚度

現(xiàn)場(chǎng)的金屬工件厚薄不均，最厚的可達(dá)130 mm，最薄的僅有5 mm，其中還包括許多管件。采用里氏硬度計(jì)測(cè)量，對(duì)厚工件影響不大；但對(duì)于薄管工件，由于工件剛性較低，容易吸收沖擊能量產(chǎn)生彈性變形、塑性變形、振動(dòng)，從而使沖頭反彈速度降低，造成測(cè)量值偏低，有的甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。金屬里氏硬度試驗(yàn)方法中規(guī)定的不同沖擊裝置對(duì)工件最小厚度的要求見表2。但有時(shí)受現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件的限制，工件厚度無(wú)法滿足要求，而又無(wú)法使用其他測(cè)量方法，只能經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，分析同種材料厚度變化與硬度值之間的關(guān)系，從而對(duì)薄壁工件硬度值進(jìn)行修正，盡可能保證測(cè)試值準(zhǔn)確。

2.5 工件不規(guī)則性

在檢驗(yàn)容器焊接接頭硬度時(shí)，一般需要測(cè)試焊縫、熱影響區(qū)和母材的硬度。實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有些焊縫高而窄，且為弧形曲面（圖5），硬度計(jì)常配的支撐環(huán)不能緊密、穩(wěn)定地緊貼被檢表面，而是隨測(cè)試人員的施力方向左右搖擺，影響測(cè)試值的準(zhǔn)確度。一般的解決辦法是給硬度計(jì)配上合適的異型支撐環(huán)。不過(guò)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中采用更多的是在條件允許下將焊縫弧形曲面打磨成容易進(jìn)行硬度測(cè)試的平面。

在測(cè)試焊縫熱影響區(qū)時(shí)還發(fā)現(xiàn)有些容器成形不好，棱角較大，焊縫兩邊的熱影響區(qū)有些甚至向內(nèi)有一定的凹陷（圖6）。這些凹陷會(huì)導(dǎo)致沖頭距離工件的距離增大，使反彈速度減小，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏小。如果將沖頭向焊縫方向移動(dòng)，可能會(huì)得出焊縫硬度。而將沖頭向熱影響區(qū)外移動(dòng)，可能會(huì)得出母材的硬度。因此現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)此情況，選擇成形較好的部位進(jìn)行硬度測(cè)試。另外，多次打磨后留下的凹坑對(duì)硬度測(cè)試結(jié)果也有同樣的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，里氏硬度計(jì)是一種相對(duì)先進(jìn)的便攜式硬度測(cè)試儀器，具有體積小、操作方便、適用范圍廣等特點(diǎn)，適合測(cè)試一些大型、重型和不易移動(dòng)的試件。由于存在許多影響測(cè)量精確度的因素，因此，需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的防范措施，從而避免里氏硬度計(jì)出錯(cuò)。

參考文獻(xiàn)

[1]張恒巖，廉恩常，柏忠澤，等.淺談?dòng)绊懤锸嫌捕扔?jì)測(cè)量精度的因素[J].計(jì)測(cè)技術(shù)，2010（02）.

[2]黃山松.里氏硬度計(jì)的測(cè)量原理與準(zhǔn)確性分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（04）.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：分析影響里氏硬度計(jì)測(cè)試精度的因素，簡(jiǎn)述里氏硬度測(cè)試的原理，提出了提高測(cè)試精度相應(yīng)的對(duì)策，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考建議。

關(guān)鍵詞：里氏硬度計(jì)；沖擊體；精確度；標(biāo)準(zhǔn)方向

中圖分類號(hào)：TH871.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0012-02

里氏硬度計(jì)是一種測(cè)試器材，具有測(cè)量簡(jiǎn)易、痕跡小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于金屬制造業(yè)中。里氏硬度計(jì)是在動(dòng)態(tài)力作用下測(cè)定金屬硬度的，因此，影響里氏硬度計(jì)測(cè)試結(jié)果精確性的因素比較多，對(duì)影響因素進(jìn)行分析是十分必要的。

1 里氏硬度測(cè)試原理

將硬度傳感器的沖擊體以一定的速度沖擊被測(cè)工件，測(cè)量沖擊頭距工件表面1 mm處的沖擊速度va和反彈速度vb，反彈速度與沖擊速度的比值乘以1 000即為里氏硬度，可用下式表示：

HL=（vb/va）×1 000. （1）

式（1）中：HL——里氏硬度值；

vb——沖擊體反彈速度；

va——沖擊體沖擊速度。

通過(guò)硬度計(jì)微電腦可以將HL換算成HRB，HRC，HB，HV等。

2 里氏硬度測(cè)試影響因素

2.1 硬度計(jì)沖擊方向

使用里氏硬度計(jì)前應(yīng)根據(jù)工件被測(cè)部位選擇沖擊方向（如圖1所示），且盡可能選擇硬度計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方向（如圖2所示）。因?yàn)闆_擊方向不同，沖擊頭沖擊速度和反彈速度不同，因而，如果沖擊方向不準(zhǔn)確，將影響沖擊速度與反彈速度的比值，即影響里氏硬度值的準(zhǔn)確度。

在設(shè)備實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，特別是對(duì)大型石油化工設(shè)備等進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，大多數(shù)是根據(jù)檢驗(yàn)方案事先拆除指定部位的保溫層。硬度測(cè)試的方向與硬度計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方向可能有一定差別，這種無(wú)法避免的偏差可由檢驗(yàn)人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)試點(diǎn)，將誤差降低到最小。另外，同一臺(tái)設(shè)備可能需要對(duì)多個(gè)方向進(jìn)行測(cè)試，需要根據(jù)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)腳手架搭配和被檢工件位置限制等具體情況，不停地改變測(cè)試方向，短時(shí)間之內(nèi)要完成數(shù)百臺(tái)設(shè)備的檢驗(yàn)，這樣大量重復(fù)的工作很容易讓檢驗(yàn)人員在測(cè)試之前忘記調(diào)整硬度計(jì)的沖擊方向。為了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)，大多需要重新測(cè)試，這便加大了工作量。

2.2 工件表面清潔度

在現(xiàn)場(chǎng)硬度測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，被測(cè)工件表面油污的存在會(huì)降低硬度測(cè)定值，這是因?yàn)橛捕扔?jì)沖擊頭在空氣介質(zhì)和油污介質(zhì)中所受的摩擦力不同，在油污介質(zhì)中沖擊能量損失大，減小了沖擊頭的反彈速度，使測(cè)試值偏低。同時(shí)，被檢工件表面鐵銹、防腐層等的致密度、硬度與工件本體不同，對(duì)沖擊頭具有一定的緩沖作用，同樣有能量損失，減小沖擊頭的反彈速度，對(duì)硬度值的影響與油污相似。因此，在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)硬度測(cè)試之前，必須擦除工件表面的油污，打磨鐵銹和防腐層，直至露出本體金屬光澤。

工件表面的防腐層被打磨后以粉塵狀彌散在工件周圍空氣中，有一部分粉塵會(huì)沉積在被檢工件表面，黏附?jīng)_擊頭進(jìn)入硬度計(jì)導(dǎo)管。這加大了測(cè)試過(guò)程中沖擊頭的摩擦力，影響硬度值的準(zhǔn)確性。同時(shí)，黏附的粉塵會(huì)使沖擊頭磨損加快，縮短硬度計(jì)壽命。因此，檢驗(yàn)前必須吹掃或擦拭干凈被檢部位。

2.3 工件表面粗糙度

在布氏硬度、維氏硬度等靜態(tài)硬度試驗(yàn)中，粗糙度對(duì)測(cè)試值的影響更多是因?yàn)檩^大的粗糙度容易使壓痕邊緣不清晰導(dǎo)致測(cè)試讀數(shù)不準(zhǔn)。而里氏硬度計(jì)測(cè)試值通過(guò)自身儀器電路自動(dòng)顯示，容易使人誤認(rèn)為粗糙度對(duì)其影響較小。里氏硬度測(cè)試原理與布氏硬度、維氏硬度測(cè)量原理迥異，里氏硬度是測(cè)試硬度計(jì)沖頭沖擊速度與反彈速度的動(dòng)態(tài)物理量，粗糙度對(duì)硬度的影響是通過(guò)改變沖擊頭的反彈方向影響回彈速度來(lái)影響硬度值，粗糙度較大時(shí)影響較明顯。另外，粗糙度對(duì)硬度的影響還通過(guò)對(duì)沖擊頭的能量吸收來(lái)體現(xiàn)，粗糙度不同引起的能量損失也不同。

沖擊頭沖擊不同粗糙度表面示意圖見圖3和圖4.工件表面凹凸不平，當(dāng)沖頭落在工件表面時(shí)，使凸起部位產(chǎn)生變形，吸收了沖頭的沖擊能量（圖3b和圖4b）。表面粗糙度數(shù)值越大，表面凹凸起伏越大，吸收沖擊能量越大，沖頭損失能量越多，里氏硬度值越偏?。▓D3）。反之，表面粗糙度值越小，沖頭能量損失小，硬度值偏大（圖4）。此處的硬度值偏大、偏小只是相對(duì)而言，因?yàn)閺睦碚撋现v，受粗糙度的影響里氏硬度測(cè)試值只會(huì)偏低。

另外，同一工件粗糙度差異較大會(huì)引起硬度測(cè)試數(shù)據(jù)離散度較大。特別是對(duì)大批量、大型設(shè)備聯(lián)合檢驗(yàn)時(shí)，大批打磨工人聯(lián)合作業(yè)，一臺(tái)設(shè)備可能由多個(gè)持有不同型號(hào)、不同數(shù)目的砂輪打磨機(jī)和打磨技術(shù)迥異的打磨工完成，這在一定程度上也影響到硬度值的準(zhǔn)確測(cè)定。因此，檢驗(yàn)中應(yīng)盡可能由一位打磨工完成整臺(tái)設(shè)備的打磨，從而使檢驗(yàn)結(jié)果相對(duì)可靠。

在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)過(guò)程中，硬度測(cè)試部位的表面粗糙度要符合GB/T17394—1998《金屬里氏硬度試驗(yàn)方法》中對(duì)粗糙度的要求。工件表面粗糙度的要求如表1所示。

2.4 工件厚度

現(xiàn)場(chǎng)的金屬工件厚薄不均，最厚的可達(dá)130 mm，最薄的僅有5 mm，其中還包括許多管件。采用里氏硬度計(jì)測(cè)量，對(duì)厚工件影響不大；但對(duì)于薄管工件，由于工件剛性較低，容易吸收沖擊能量產(chǎn)生彈性變形、塑性變形、振動(dòng)，從而使沖頭反彈速度降低，造成測(cè)量值偏低，有的甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。金屬里氏硬度試驗(yàn)方法中規(guī)定的不同沖擊裝置對(duì)工件最小厚度的要求見表2。但有時(shí)受現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件的限制，工件厚度無(wú)法滿足要求，而又無(wú)法使用其他測(cè)量方法，只能經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，分析同種材料厚度變化與硬度值之間的關(guān)系，從而對(duì)薄壁工件硬度值進(jìn)行修正，盡可能保證測(cè)試值準(zhǔn)確。

2.5 工件不規(guī)則性

在檢驗(yàn)容器焊接接頭硬度時(shí)，一般需要測(cè)試焊縫、熱影響區(qū)和母材的硬度。實(shí)際檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有些焊縫高而窄，且為弧形曲面（圖5），硬度計(jì)常配的支撐環(huán)不能緊密、穩(wěn)定地緊貼被檢表面，而是隨測(cè)試人員的施力方向左右搖擺，影響測(cè)試值的準(zhǔn)確度。一般的解決辦法是給硬度計(jì)配上合適的異型支撐環(huán)。不過(guò)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中采用更多的是在條件允許下將焊縫弧形曲面打磨成容易進(jìn)行硬度測(cè)試的平面。

在測(cè)試焊縫熱影響區(qū)時(shí)還發(fā)現(xiàn)有些容器成形不好，棱角較大，焊縫兩邊的熱影響區(qū)有些甚至向內(nèi)有一定的凹陷（圖6）。這些凹陷會(huì)導(dǎo)致沖頭距離工件的距離增大，使反彈速度減小，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏小。如果將沖頭向焊縫方向移動(dòng)，可能會(huì)得出焊縫硬度。而將沖頭向熱影響區(qū)外移動(dòng)，可能會(huì)得出母材的硬度。因此現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)此情況，選擇成形較好的部位進(jìn)行硬度測(cè)試。另外，多次打磨后留下的凹坑對(duì)硬度測(cè)試結(jié)果也有同樣的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，里氏硬度計(jì)是一種相對(duì)先進(jìn)的便攜式硬度測(cè)試儀器，具有體積小、操作方便、適用范圍廣等特點(diǎn)，適合測(cè)試一些大型、重型和不易移動(dòng)的試件。由于存在許多影響測(cè)量精確度的因素，因此，需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的防范措施，從而避免里氏硬度計(jì)出錯(cuò)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕