硬度計(jì) 里氏硬度計(jì)工程應(yīng)用的影響因素及實(shí)用性

里氏硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：

體積小；使用方法簡(jiǎn)單；便于攜帶；檢測(cè)效率高；對(duì)金屬材料的硬度測(cè)試范圍非常寬等。

里氏硬度計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域
尤其適用于測(cè)定大型、難以拆卸、空間狹小及特殊部位的工件硬度，目前已在電力工程安裝現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用。

里氏硬度計(jì)使用中常見問題
儀器選型錯(cuò)誤；
實(shí)際操作錯(cuò)誤；

工程現(xiàn)場(chǎng)影響里氏硬度計(jì)測(cè)量結(jié)果的因素眾多，例如工件厚度和質(zhì)量、工件打磨狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件等，上述種種因素增加了里氏硬度計(jì)在工程現(xiàn)場(chǎng)中準(zhǔn)確檢驗(yàn)的難度。

所以，今天我們將就上述這些影響因素入手，進(jìn)行深入研究。
試驗(yàn)
1.試驗(yàn)內(nèi)容
里氏硬度與布氏硬度試驗(yàn)對(duì)比；
里氏硬度計(jì)不同模式對(duì)比（該試驗(yàn)在試驗(yàn)室進(jìn)行）；
工件打磨狀態(tài)對(duì)比。

2.試驗(yàn)儀器
HT-2000A型便攜式里氏硬度計(jì)；
PHBR-200型便攜式布氏硬度計(jì)。
所有儀器試驗(yàn)前均使用標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行校正，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3.試驗(yàn)材料
試塊材料及規(guī)格見表1。
表1 硬度對(duì)比試驗(yàn)用小徑管接頭試塊材料及規(guī)格

試驗(yàn)結(jié)果與討論

1.里氏硬度與布氏硬度試驗(yàn)對(duì)比

本部分試驗(yàn)在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，DL/T 869-2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》中明確規(guī)定“若采用里氏硬度計(jì)測(cè)定硬度，焊接接頭的材料、制樣和檢測(cè)需符合GB/T 17394的規(guī)定"，而GB/T 17394.1-2014中規(guī)定D型沖擊設(shè)備對(duì)試樣的最小厚度（為耦合）為25mm，這對(duì)電力工程現(xiàn)場(chǎng)的小徑管里氏硬度試驗(yàn)來(lái)說(shuō)是很難實(shí)現(xiàn)的，因此選取2個(gè)P91鋼厚壁大直徑對(duì)接接頭進(jìn)行試驗(yàn)，規(guī)格為φ857mm×36mm，熱處理后分別對(duì)其焊縫及母材進(jìn)行里氏硬度和布氏硬度對(duì)比試驗(yàn)。

對(duì)于所選取的2個(gè)管材，母材及焊縫布氏硬度計(jì)測(cè)試的結(jié)果均明顯高于里氏硬度計(jì)的，差值范圍為6~14HBW。HT-2000A里氏硬度計(jì)的工作原理是用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定速度沖擊試樣表面，用沖頭在距離試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度之比計(jì)算得出硬度值，這相比布氏硬度通過測(cè)量壓痕直徑得到硬度值的方法誤差較大。

因此，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)硬度檢試驗(yàn)時(shí)，若條件允許，建議盡可能使用布氏硬度計(jì)對(duì)中大徑厚壁管材進(jìn)行硬度試驗(yàn)。

2.里氏硬度計(jì)ST與SS模式對(duì)比

由于里氏硬度計(jì)在試驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)用的是儀器所配備的鋼及鑄鋼試塊，選用模式為ST模式，而電力工程現(xiàn)場(chǎng)往往需要對(duì)不銹鋼及耐熱鋼進(jìn)行硬度試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的模式應(yīng)為SS模式，這就造成了校準(zhǔn)與實(shí)際工作時(shí)兩種選擇模式的沖突，而現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)究竟是采用ST模式還是SS模式給工作人員也造成了一定困擾，為此，采用兩種模式分別對(duì)高合金材料進(jìn)行硬度對(duì)比試驗(yàn)，觀察兩種模式硬度試驗(yàn)結(jié)果的差別。

在里氏硬度計(jì)兩種模式下，里氏硬度差值范圍為-20HLD~11HLD之間，而平均差值僅為-1.56HLD，目前針對(duì)里氏硬度的要求通常為上下限差值最大不超過20HLD。

綜合來(lái)看，兩種模式對(duì)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果影響不大，故在進(jìn)行里氏硬度試驗(yàn)時(shí)建議針對(duì)不同材料參照工程檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工作模式進(jìn)行選擇，以減小檢驗(yàn)誤差。

3.不同打磨狀態(tài)對(duì)比

目前，工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)硬度試驗(yàn)檢驗(yàn)面打磨狀態(tài)的要求較為嚴(yán)格，已明確提出禁止對(duì)銼刀打磨面直接進(jìn)行硬度試驗(yàn)，工程現(xiàn)場(chǎng)硬度檢驗(yàn)面現(xiàn)多采用角磨機(jī)配合百葉輪進(jìn)行打磨，待表面處理平整光滑后再進(jìn)行里氏硬度試驗(yàn)；而試驗(yàn)室則通常會(huì)對(duì)工件表面進(jìn)行拋光后再進(jìn)行硬度試驗(yàn)。

因此，選取12Cr1MoV鋼厚壁大直徑對(duì)接接頭進(jìn)行里氏硬度試驗(yàn)，規(guī)格為Ф324×42mm，熱處理后分別對(duì)焊縫及母材檢驗(yàn)面進(jìn)行百葉輪打磨和拋光處理，然后對(duì)兩種表面狀態(tài)的試塊進(jìn)行里氏硬度對(duì)比試驗(yàn)，分析試塊表面狀態(tài)對(duì)里氏硬度試驗(yàn)結(jié)果的影響。

同一位置經(jīng)百葉輪打磨與拋光狀態(tài)下的里氏硬度試驗(yàn)結(jié)果差值很小，檢驗(yàn)面狀態(tài)不會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果造成太大影響。

因此，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，為提高工作效率可直接使用百葉輪打磨檢驗(yàn)面，但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，高合金材料直接使用百葉輪打磨難度較大，建議使用砂輪磨片粗磨后再使用百葉輪進(jìn)行打磨，切不可對(duì)砂輪打磨面直接進(jìn)行里氏硬度試驗(yàn)。
結(jié)論
里氏硬度計(jì)相比布氏硬度計(jì)的試驗(yàn)誤差要大，現(xiàn)場(chǎng)硬度檢驗(yàn)時(shí)，若條件允許，建議盡可能使用布氏硬度計(jì)對(duì)中大徑厚壁管材進(jìn)行硬度試驗(yàn)。

里氏硬度計(jì)ST和SS兩種模式的硬度試驗(yàn)結(jié)果差值很小，對(duì)實(shí)際工作影響不大，建議針對(duì)不同材料參照工程檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工作模式進(jìn)行選擇，以減小檢驗(yàn)誤差。

檢驗(yàn)面經(jīng)百葉輪打磨與拋光狀態(tài)下的里氏硬度試驗(yàn)結(jié)果差值很小，檢驗(yàn)面打磨狀態(tài)不會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果造成太大的影響，現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，為提高工作效率可直接使用百葉輪打磨檢驗(yàn)面，而對(duì)于高合金材料建議使用砂輪磨片粗磨后再使用百葉輪進(jìn)行打磨，切不可對(duì)砂輪打磨面直接進(jìn)行里氏硬度試驗(yàn)。