里 氏 硬 度 計

使 用 說 明 書

前 言

親愛的用戶，感謝您購買了我公司生產的里氏硬度計(以下簡稱“硬度計”），此硬度計為便攜式檢測儀器，采用數據處理系統(tǒng)的結構，具有體積小、重量輕、便于攜帶等特點。在您開始使用本儀器之前，請您務必詳細閱讀這本“使用說明書”，它將會為您正確使用本儀器提供必要的幫助，希望能使您滿意。

本系列硬度計符合以下標準：

《里氏硬度計技術條件》 JB/T 9378-2001

《金屬材料硬度值轉換關系 》 ISO 18265 : 2003

目 錄

前 言……………………………………………………………………….……….........……1

目 錄………………………………………………………………………………….…..……2

1硬度計各部分名稱………………………………………………………………..…4

2硬度計性能及應用………………………………………………………..…………9

3里氏硬度測試原理…………………………………………………………………16

4試件的預處理……………………………………………………………..…………18

5使用與操作……………………………………………………………………………24

6保養(yǎng)………………………………………………………………………………..……47

7影響測試精度的幾個問題………………………………………………..….……48

8故障分析與維修………………………………………………………………..……54

9非保修零件清單………………………………………………………………..……58

10“標準里氏硬度塊”的使用說明……………………………………..…….…58

用 戶 須 知………………………………………………………….……………….….…61

1.%2 D 型沖擊裝置

1.釋放按鈕        2.沖擊裝置插頭        3.導線            4.加載套

5.導管            6.線圈部件            7.沖擊體部件        8.支撐環(huán)

2.%2 可選購的其它沖擊裝置

       DC       C        E      D+15     DL        G

1.4沖擊裝置技術參數

表1： 沖擊裝置技術參數一覽表

3 硬度計性能及應用

3.1 產品特點

本硬度計是一種的便攜式硬度測試儀器，具有易攜帶、測試精度高、測量范圍寬、操作方便并適用于所有常用金屬等特點。因此可以廣泛應用在石油、化工、機械、電子等各種行業(yè)。

儀器特點：

1) 超薄殼體，盡在掌握

2) 適應多種沖擊裝置和6種多種硬度制式轉換

3) 大而清晰的數字顯示

4) 可更換7號干電池

5) 可選的上位機軟件，具有完善的數據庫功能。支持數據查詢、數據存儲、統(tǒng)計特征顯示、柱狀圖顯示。

3.2 主要用途

? 不便于拆卸的機械或性組裝部件；

? 模具型腔；

? 直接測量大型或重型的試件；

? 壓力容器，汽輪發(fā)電機組及其它設備的失效分析；

? 軸承及其它零件生產流水線；

? 要求對測試結果有正規(guī)原始記錄；

? 金屬材料倉庫的材料區(qū)分；

3.3 主要技術參數

硬度進制：HL、HRC、HRB、HV、HB、HS

測試精度： HLD：±6，HRC：±1，HB：±4

標準沖擊裝置：D型沖擊裝置

上下限設置測量范圍：(170-960)HLD，(17.9-69.5)HRC，(19-683)HB，(80-1042)HV，(30.6-102.6)HS，(13.5-101.7)HRB

可選沖擊裝置：D、C 、DC、D+15、DL、G

同時可配沖擊裝置數量：任意

計算機接口： USB2.0

文字說明： 全中文菜單

屏幕顯示： 128×64點陣LCD，具有背光，可調節(jié)對比度

測試方向： 支持360度(垂直向下、斜下、水平、斜上、垂直向上)

數據儲存： 可存儲200組測試數據

測量工件的硬度顛值： 940HV（D、DC、DL、D+15、C型沖擊裝置）

測試材料數量：鋼和鑄鋼、合金工具鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋁

合金、銅鋅合金（黃銅）、銅錫合金（青銅）、純銅

電源： 1.5V干電池

持續(xù)工作時間：約150小時（不開背光時）

外形尺寸：155mm×68mm×27mm

重量：約230g

3.4 主要功能參數

? 通過按鍵選擇測試材料、硬度制式、測試方向及測試次數；

? 可實現六種硬度（HLD、HRB、HRC、HB、HV、HS）間的轉換；

? 可反復顯示各次測試結果，并可自動或手動刪除誤操作測試結果；

? 可隨時輸出單次測試平均值或整體輸出所有存儲數據；

? 自動檢測電池電壓，電池低電壓預警，在測試狀態(tài)有電量顯示圖標；

? 豐富的狀態(tài)欄顯示，蜂鳴器、錯誤信息、時間、電池電量等多種狀態(tài)；

? 全中文顯示，菜單式操作，操作簡單、方便；

? 環(huán)境溫度：操作溫度－10～＋50℃；

? 存儲溫度：-30℃～＋60℃。

3.5 測試及換算范圍

表2  測量范圍表

4 里氏硬度測試原理

4.1 基本原理

隨著單片機技術的發(fā)展，1978 年瑞士人Leeb博士提出了一種全新的測量硬度方法，它的基本原理是具有一定質量的沖擊體在一定的試驗力作用下沖擊試樣表面，測量沖擊體距試樣表面1mm處的沖擊速度與回跳速度，利用電磁原理，感應出與速度成正比的電壓。里氏硬度值以沖擊體回跳速度與沖擊速度之比來表示，較硬的材料產生的反彈速度大于較軟者。

計算公式： HL=1000×(Vb/Va)

式中： HL—里氏硬度值        Vb—沖擊體回跳速度        Va—沖擊體沖擊速度

沖擊裝置輸出信號示意圖

4.2 里氏硬度計

根據里氏原理設計生產的硬度計叫里氏硬度計，它用于金屬材料硬度的測試。具有測量范圍寬，測試方向任意等優(yōu)點。

4.3 里氏硬度值符號

其它硬度測量方法在改變壓頭和試驗力(載荷)時其測試值不同。同樣，里氏硬度測試在采用不同類型的沖擊裝置時，其測試值也不能互相代替。

即：720HLD≠720HLG

在將里氏值換算成其它硬度值時，不同的沖擊裝置換算關系亦有所區(qū)別。由于結構不同，故換算其它硬度值后書寫符號應符合下列形式：

例：采用C型沖擊裝置測得的肖氏硬度值書寫方式應為52.8HSHLC；

采用D+15型沖擊裝置測得的維氏硬度值書寫方式應為354HVHLD+15；

采用D型沖擊裝置測得的洛氏C硬度值書寫方式應為35.9HRCHLD

5 試件的預處理

5.1 概述

為了減少試件表面粗糙度對測試結果的影響，被測表面應光滑，表面粗糙度Ra值不超過1.6μm，試件表面應干凈并且無油污。

5.2 測試時試件的支承與耦合

1) 如試件質量在5kg以上，則無需支承。

2) 質量在2至5kg的試件，有懸伸部分的試件及薄壁試件，測試時，應使用質量大于5kg的物體牢固地將其支承，以免沖擊力引起試件的彎曲變形和移動。

3) 質量小于2kg的試件，應使其與大于5kg的支承體緊密耦合，試件耦合面與支承體表面應平整、光滑，且沒有多余耦合劑，測試方向必須垂直于耦合面。

4) 試件質量不應小于0.1kg，最小厚度不小于5mm，硬化層深度大于0.8mm。

5) 夾具夾緊而且應垂直于測試方向。

當試件為大面積板材、長桿、彎曲工件時，即使質量、厚度較大，仍有可能引起試件變

6) 形和失穩(wěn)，導致測值不準，故在測試點的背面應加固或支撐。

7) 試件本身磁性應小于30高斯。

5.3 測試內外圓柱和內外球面時支承環(huán)的選擇

當被測表面曲率半徑小于30mm(D、DC、D+15、C、E、DL型沖擊裝置)和曲率半徑小于50mm(G型沖擊裝置)的試件在測試時應使用隨機配帶的小支承環(huán)測試

為方便各種異型曲面的測試，對D、DC、D+15、C、E型沖擊裝置，也可另外購買我公司的異型支承環(huán)，以獲得測試條件。具體請參照下頁表3選用

6 使用與操作

主顯示界面圖

1. 測量值里氏單位顯示區(qū)    2. 原始（未校正）里氏測量值    3. 時間顯示區(qū)    4. 待機標志        5. 電池信息        6. 沖擊方向顯示區(qū)

    7. 測量值顯示區(qū)    8.硬度單位和沖擊裝置類型顯示區(qū)  9.測量次數顯示區(qū)        10.被測材料顯示區(qū)    

鍵盤示意圖

各按鍵功能：

●液晶背光/開關鍵  ●返回鍵，返回上一級菜單或取消操作功能

●向上/保存鍵    ●向下/刪除鍵

●左右調整鍵       ●菜單/確認鍵  

●單位設置快捷鍵   ●檢測材料設置快捷鍵●檢測方向設置快捷鍵

6.1 開機/關機

先將沖擊裝置連接導線插頭插入沖擊裝置插口，在關機狀態(tài)下短按開關鍵，儀器開啟并依次顯示如下界面：                                        

    

自檢過程中儀器會自動識別沖擊裝置類型，最后進入測量主顯示界面：

在開機狀態(tài)下長按開關鍵，可以關閉儀器。

6.2 菜單結構圖

儀器的測量參數設置、系統(tǒng)參數設置以及測量數據的保存和查看都可以通過菜單操作實現。在主顯示界面按鍵，進入主菜單——里氏硬度計。在主菜單下按或鍵，可以選擇主菜單下的菜單項，再按鍵進入選中菜單項的一級子菜單。在一級子菜單下以同樣的方式可以進入二級子菜單，在二級子菜單下可以選擇或修改參數設置，最后按鍵確認設置并返回。按鍵可以返回上級菜單。

6.3 設置檢測參數

設置步驟如下：

a. 在主顯示界面按鍵進入主菜單——里氏硬度計，如下圖所示：

b. 在主菜單下有三個菜單項——設置檢測參數、查看存儲數據、系統(tǒng)設置，按或鍵鍵選中“設置檢測參數”菜單項（黑色三角符號為選中標志），按鍵進入“設置檢測參數”一級子菜單，如下圖所示：

c. 按或鍵選中一級子菜單的一個菜單項。

6.3.1 設置測量模式

按或鍵選中“當前檢測  硬度”一級子菜單項，按鍵切換硬度/強度測量模式。在強度測量模式下，測量單位是強度單位Rm，而且測量強度只能用D型沖擊裝置。

6.3.2 設置檢測方向

按或鍵選中“設置檢測方向”一級子菜單項，按按鍵進入“設置檢測方向”二級子菜單，按鍵選擇沖擊方向——垂直向下、 下斜45度、水平、 上斜45度、垂直向上， 按或鍵確認設置并返回“設置檢測參數”一級子菜單。如下圖所示：

6.3.3 設置被測材料

如5.3.2所述，進入“選擇檢測材料”二級子菜單，按或鍵選擇一種檢測材料，按或鍵確認設置并返回“設置檢測參數”一級子菜單。

在硬度測量模式下可以測量9種材料：鋼和鑄鐵、合金工具鋼、鑄鋁合金、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、不銹鋼、銅鋅合金、銅錫合金、純銅。

在強度測量模式下，可以測量以下9種材料：碳鋼、鉻鋼、鉻釩鋼、鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻錳硅鋼、超高強度鋼、不銹鋼。

使用快捷鍵設置檢測材料：

本儀器具有設置檢測材料快捷鍵，在測量主界面中按按鍵即可循環(huán)改變檢測材料設置。

6.3.4 設置檢測次數

如5.3.2所述，進入“設置檢測次數”二級子菜單，按或鍵減少或增加檢測次數，按或鍵確認設置并返回“設置檢測參數”一級子菜單。如下圖所示：

6.3.5 設置檢測上/下限

如5.3.2所述，進入“設置檢測上限”二級子菜單，按鍵選擇數字位，再按或鍵調整該位數值。按鍵確認設置并返回“設置檢測參數”一級子菜單。如下圖所示：

檢測下限的設置同檢測上限

6.3.6 設置硬度制

如5.3.2所述，進入“選擇硬度單位”二級子菜單，按或鍵選擇一種硬度單位，按或鍵確認設置并返回“設置檢測參數”一級子菜單。在強度測量模式下，測量單位是強度單位σb，測量強度只能用D型沖擊裝置。如下圖所示：

6.3.7 設置沖擊裝置

如5.3.2所述，進入“選擇沖擊裝置”二級子菜單，按或鍵選擇一種沖擊裝置，按或鍵確認設置并返回“設置檢測參數”一級子菜單。如下圖所示：

注意：在強度測量模式，沖擊裝置不可選擇，測量強度時只能使用D型沖擊裝置。

6.4 測試

測試前如有必要可先使用隨機試塊對儀器進行檢驗。

隨機試塊的數值是用標定過的里氏硬度計，在其上垂直向下測定5次，取其算術平均值作為隨機試塊的硬度值。

1) 加載 (見圖一)

向下推動加載套，使沖擊體被鎖住。

2) 定位 (見圖二)

將沖擊裝置下部的支承環(huán)壓緊在被測表面，兩次測試點距離應大于3mm。

3) 啟動 (見圖三)

按動沖擊裝置上部的釋放按鈕，進行測試。此時要求被測工件、沖擊裝置、操作者均穩(wěn)定，并且作用力方向通過沖擊裝置軸線。

圖一                 圖二             圖三

每次測試結束后，示值顯示區(qū)便顯示出該次測試的硬度值或強度值，同時測試次數增加一。若測試值顯示“Ex”，表示此次測試超出范圍(具體表示見下面說明)，本次測試無效。測試次數顯示區(qū)顯示的數字不變。

“    Ex”符號表示意思詳細說明:

“    E1”表示不存在此種測試方向     “E2”表示不存在轉換表

“    E3”表示測試值上溢出             “E4”表示測試值下溢出

“    E5”表示測試時誤操作

6.5 存儲/查看數據

6.5.1 存儲測量結果

按5.4所述測量完成后，按按鍵可以存儲數據，確認存儲按按鍵，取消存儲按鍵，如下圖所示：  

6.5.2 查看測量結果

按照5.3.2所述進入“查看存儲數據“二級子菜單，按或鍵選擇一條數據，按鍵查看該組測量結果的詳細信息，如下圖所示：

按鍵翻頁，以查看存儲數據的所有信息。

6.5.3 刪除測量數據

按照5.3.2所述進入“查看存儲數據“二級子菜單，按或鍵選擇一條數據，長按鍵刪除該組測量數據，如下圖所示：

確認刪除按鍵，取消刪除按鍵。

6.6 系統(tǒng)設置

按照5.3.2所述，進入“系統(tǒng)設置“一級子菜單，如下圖所示：

6.6.1 設置日期與時間

按或鍵選中“設置時間”一級子菜單項，按鍵進入“設置時間“二級子菜單，如下圖所示：

按鍵鎖定欲設置的日期/時間項（閃爍），然后按或鍵改變鎖定項數值。按或鍵確認設置并返回“系統(tǒng)設置”一級子菜單。

6.6.2 設置待機時間

按5.6.1所述設置待機時間。若待機時間為0，表示關閉待機功能。待機時間為1表示待機1秒，最長待機時間為10秒，設置了待機時間后主顯示界面顯示待機標志。

6.6.3 設置對比度

按5.6.1所述設置對比度，即可改變液晶屏亮度。如下圖所示：

6.6.4 設置

按5.6.1所述進入“設置 關“二級子菜單，按鍵關閉/打開，如下圖所示：

6.6.5 設置語言

參照5.6.4所述切換儀器的中/文顯示。

6.6.6 查看序列號

參照5.6.4所述查看儀器的序列號。

其它設置參照5.6.4所述。

7 保養(yǎng)

7.1 沖擊裝置

1) 在使用1000-2000次后，要用尼龍刷清理沖擊裝置的導管及沖擊體，清刷導管時先將支承環(huán)旋下，再將沖擊體取出，將尼龍刷以逆時針方向旋入管內，到底后拉出，此反復5-6次清刷后，再將沖擊體及支承環(huán)裝上。

2) 使用結束后，要將沖擊體釋放。

3) 沖擊裝置內禁止使用各種潤滑劑。

7.2 主機

當儀器電量過低時，應及時更換電池，方法如下：

1) 按鍵關機，打開電池倉蓋取出電池；

2) 把有電的7號堿性電池并放入電池倉內（注意電池極性），蓋好電池倉蓋。

儀器長時間不使用時應將電池取出，以避免電池漏液腐蝕儀器。

8 影響測試精度的幾個問題

由于里氏硬度計是在動態(tài)力的作用下測定金屬硬度的，所以影響測試結果準確性的因素較多，故應對這些因素加以一定的限制，主要包括：試驗條件、試驗對象、操作技巧和數據處理等幾個關鍵環(huán)節(jié)，下面就一些具體問題探討一下：

1) 試件曲率對精度的影響：

在現場工作中，經常遇到曲面的試件，各種曲面對硬度測試結果的影響不同,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.故通用支承環(huán)即可.但當曲率小到一定尺寸時,由于平面條件的變形的彈性相差顯著，會使沖頭回彈速度偏低，從而使里氏硬度值偏低.沖頭在落于試件曲面時與落于平面上有如下偏差：

對于凸面試件，可根據下式計算出沖頭在沖擊瞬間比平面條件提前沖擊的距離偏差。

式中 h — 距離偏差        r — 試件曲率半徑        c — 支撐環(huán)內端口直徑

對于凹曲面試件，亦可據上式計算出距離偏差，但c改為：支撐環(huán)外徑。對于隨機配置的大支撐環(huán)(內、外徑分別為8mm，19.5mm)小支撐環(huán)(內外徑分別為8mm，13.5mm)一般要求距離偏差不大于0.5mm，此要求也適用于焊縫余高等因素引起的距離偏差.

2) 數據換算產生的誤差

里氏硬度換算為其它硬度時的誤差包括兩個方面，一方面是里氏硬度本身測量誤差，這涉及到按同一方法重復進行試驗時的分散和對于多臺同型號里氏硬度計的誤差。另一方面是比較不同硬度試驗方法所測硬度產生的誤差，這是由于各種硬度試驗方法之間不存在明確的物理關系，并受到相互比較中測量不可靠性的影響的原因。本儀器的硬度換算是自動完成的，故可用布氏、洛氏、維氏硬度標準塊直接確定硬度儀的換算誤差。

3) 特殊材料引起的誤差

對于特殊材料可用以下方法，自己建立對應關系。

a) 試驗面必須仔細制備

b) 如不進行耦合，選擇的試樣尺寸盡可能大

c) 試樣的硬度在硬度計的換算范圍內

d) 用相應測量范圍的硬度塊檢查靜態(tài)硬度計準確性

e) 在試樣上用靜態(tài)硬度計測三個點并在壓痕周圍用里氏硬度計測五個值，取其平均值。如下圖。比較兩種方法測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

例如：    3 個布氏硬度壓痕 (圖中+)        3x5 個里氏測量值(圖中o)

4) 齒輪檢測中的誤差。

一般情況下，此里氏硬度計對于模數大于7的齒輪面的檢測是可以保證精確度的，但齒輪模數小于7時，由于齒面較小，測試誤差相對較大，對此，用戶可根據情況設計相應的工裝，將有助于減小誤差。

5) 材料彈性、塑性的影響

里氏值除與硬度、強度相關外，更與彈性模量有關，硬度值是材料硬度和塑性的特征參數，因為兩者的萬分必然是共同測定。在彈性部分，首先明顯受E模量影響，不同時，E值低的材料，L值較大。 根據材料的彈性模量、合金類型及熱處理狀態(tài)可以對各種材料分類。

6) 熱軋方向造成的誤差

當被測工件系熱軋工藝成形時，如果測試方向與軋制方向一致，會因彈性模量E偏大而造成測試值偏低，故測試方向應垂直于熱軋方向。例如：測試圓柱件截面硬度時，應在徑向測試為好(一般圓柱面熱軋方向為軸向)

7) 其它因素的影響

a) 對管件測試時需要注意以下幾點：

i. 管件注意穩(wěn)固支撐

ii. 測試點應靠近支撐點且與支撐力平行

iii. 管壁較薄時在管內放入適當芯子

b) 在熱處理過程，有時會造成金屬材質發(fā)生改變(如20Ge鋼經滲碳和淬火后，

其由合金結構鋼變成低合金工具鋼)，在此情況下，就注意選擇適當的金屬材料選擇鍵。

c) 工件本身的硬度離散也造成試值重復性誤差，應根據經驗分析硬度分布，合理解釋試值誤差。

d) 操作方法、試樣制備、探頭配置如不準確也會造成誤差，解決方法請見前幾章所述。

9 故障分析與維修

1) 當用標準洛氏硬度塊進行檢定時，誤差均大于2HRC時，可能是球頭磨損失效，應考率更換球頭或沖擊體。

2) 當硬度計出現其它不正常現象時，請用戶不要拆卸或調節(jié)任何固定裝配之零部件，填妥保修卡后，交由我公司維修部門，執(zhí)行保修條例。儀器在我公司停留時間一般不超過一周。

10 非保修零件清單

1) 外殼

2) 面板

3) 沖擊體

4) 支承環(huán)部件

5) 探頭線

6) 電池

注： 由于用戶使用不當造成的損壞不在保修范圍內

11 “標準里氏硬度塊”的使用說明

“標準里氏硬度塊”是硬度計量的一項新標準計量器具，用于里氏硬度計的周期檢定和日常校驗，從2000年4月1日正式進行里氏硬度量值傳遞，為讓有關硬度計量與試驗人員了解并正確使用，作簡要介紹：《里氏硬度計》國家計量檢定規(guī)程(JJG747-1999)對里氏硬度計里氏硬度示值誤差和示值重復性的規(guī)定和有關要求列于表7中，表中規(guī)定適用于新制造、使用中和修理后的金屬里氏硬度計。

示值誤差：δ= HLD1-HLD2

式中：HLD1 表示5點里氏硬度測定值的算術平均值

HLD2 表示標準里氏硬度塊的硬度值

示值重復性： b= HLDmax-HLDmin

式中：HLDmax 表示5點里氏硬度測定值的值

HLDmin 表示5點里氏硬度測定值的最小值

上兩式之中HLD 也可以為HLDC、HL(D+15)、HLC、HLG 或HLE

表7： 里氏硬度計示值及示值重復性誤差一覽表