[发明专利]硬度的测试方法

说明书

本发明涉及一种硬度的测试方法。包括以下步骤：(1)用具有动能E的冲击体冲击待测试样的表面，冲击体的冲击方向与试样表面垂直，在待测试样的表面留下冲击压痕；(2)测定步骤(1)所述冲击压痕的尺寸，计算冲击压痕的表面积S。(3)计算待测试样的硬度值H，计算公式为本发明方法提高了测试方法的可操作性、适用性和测试效率，高效、重复性好，可以适用于大型薄壁试样的硬度测定。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是涉及一种硬度的测试方法。

背景技术

根据JJG 1011-2006标准，硬度是指“材料抵抗弹性变形、塑性变形、划痕等一种或多种作用的能力”。硬度是衡量金属材料力学性能的一个重要指标，同时，硬度与强度有一定的对应关系，与强度试验相比，硬度试验成本低、效率高、破坏性可以更小。

金属材料常用的硬度包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、里氏硬度、肖氏硬度等。比较常用的是静态法加载硬度试验，即洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度检测为静负荷加载，其试验设备一般为台式，设备重量较大，一般用于小型试样的实验室试验。为能直接检测无法截取试样的现场大型工件硬度，布氏硬度计和洛氏硬度计也有一些改进的便携式设备，但使用方面始终存在工件固定困难，试验力难于稳定加载，检测过程复杂，也不适用于一些薄壁工件的硬度检测。里氏硬度、肖氏硬度则属于动态法加载硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。里氏硬度计和肖氏硬度计主要用于无法取样的大型工件的现场硬度检测，不需要对工件进行截取试样。但里氏硬度和肖氏硬度检测对工件的壁厚和重量有较高要求，对于一些无法采取耦合方式消除振动影响的薄壁工件，由于工件检测时会产生振动等，影响冲击装置回弹速度或高度，直接导致检测误差大，重复性差，具有一定局限性。

实际工程应用中，存在大量薄壁大型工件金属材料需要进行硬度检测的情况，对于该类薄壁大型工件，目前采用的检测方法主要为里氏硬度检测方法，其余检测方法的可操作性差，应用场合有限。里氏硬度在试件未耦合的情况下，仅适用于厚度大于25mm的工件，而大量小于25mm的大型工件无法通过耦合方式进行检测。在对这类壁厚小于25mm的无法耦合的大型工件硬度的检测仍存在检不好的问题。

综上所述，到目前为止针对薄壁大型工件的现场检测仍缺少准确、方便的测量方法，人们期望获得一种可操作性强、重复性好的薄壁金属材料现场检测方法。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种高效、重复性好的硬度检测方法，其适用于于薄壁大型工件的现场检测。

具体技术方案如下：

一种硬度的测试方法，包括以下步骤：

(1)用具有动能E的冲击体冲击待测试样的表面，冲击体的冲击方向与试样表面垂直，在待测试样的表面留下冲击压痕；

(2)测定步骤(1)所述冲击压痕的尺寸，计算冲击压痕的表面积S；

(3)计算待测试样的硬度值H，计算公式为

在其中一些实施例中，所述冲击压头的材质为硬质合金或金刚石。

在其中一些实施例中，所述硬质合金为碳化钨。

在其中一些实施例中，所述冲击体的压头形状为球形或正四棱锥形。

在其中一些实施例中，所述冲击体的压头形状为球形，所述冲击体的压头直径为D，步骤(2)测定冲击压痕的直径d，根据D和d计算冲击压痕的表面积S，计算公式为：进一步地，其中，d1和d2为冲击压痕的任意直径中任意两条相互垂直的直径，数值1和2仅用于编号(如图2所示)。

在其中一些实施例中，所述冲击体的压头形状为球形，所述相关系数k为1～10，所述动能E为1～100J，所述冲击体的压头直径D为1～10mm。