[发明专利]一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法

说明书

本发明公开了一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，本发明的换算方法采用了两大类热处理方法，即综合整体热处理和顶端淬火热处理，获得了5种常见耐热钢不同的硬度等级，对于单一钢种其硬度测量点可以达到100个。针对不同耐热钢的不同特性，得到了不同硬度范围内里氏硬度与布氏硬度的换算关系，对不同耐热钢的换算关系进行了详细区分，提高了里氏硬度与布氏硬度换算的准确性。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法。

背景技术

耐热钢具有优异的高温强度、良好的抗高温氧化性以及化学稳定性，已广泛应用于电站锅炉的高温集箱和蒸汽管道等高温设备。在电站锅炉的实际运行中，耐热钢长期服役于高温、高压以及蒸汽腐蚀等恶劣环境中，会造成其组织及性能的变化，从而影响到设备运行的可靠性和安全性，因此，对耐热钢进行安全性能检验具有重要意义。硬度检测是电站锅炉检验中常用的一种检测方法，在安装监检和内部检验过程中应用较多。耐热钢材料的强度、组织形态、热处理工艺以及残余应力等都与硬度密切相关，因此，提高硬度检测的准确性和可靠性对电站锅炉管件的制造、安装质量、安全评定等起到重要作用。然而，在电站锅炉的实际检验中，由于条件限制，通常采用里氏硬度检测方法，这种方法简单、方便、检测效率高，适用于测量大型、难以拆卸及特殊部位的工件。目前DL/T 438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》和DL/T 869-2012《火力发电厂焊接技术规程》中规定电站锅炉用钢以布氏硬度值为标准，所以现场采用的里氏硬度需换算为布氏硬度。

相关技术中关于里氏硬度与布氏硬度的换算有直接换算和查表换算，一些常用的便携式里氏硬度计，都自带换算功能，通过内部软件程序的换算能够直接换算出材料的布氏硬度值，但由于两种硬度检测方法原理上存在巨大差异，直接换算会带来偏差，导致硬度检测准确性降低，当材料的牌号、硬度范围不同时，这种换算偏差大小也不尽相同，为准确检测出耐热钢硬度带来了困难。国标GB/T 17394.4-2014《金属材料里氏硬度试验第4部分：硬度值换算表》中给出了碳钢、低合金钢、铸钢等材料的里氏硬度与其他硬度的换算表，但在该表中，碳钢、低合金钢和铸钢用于同一种换算关系，并未做更详细划分。这些钢的材料特性虽比较接近，但仍存在一定差异，如果按照相同换算关系，造成的误差较大，而且该表中只给出低合金钢硬度值换算，对于P91、P92等合金含量较高的材料，其里氏与布氏硬度的换算关系尚不明确。

另外，有相关研究通过对铸铁、铸钢、耐热钢等材料进行热处理，得到里氏硬度值与布氏硬度值，回归分析得到二者的换算关系式。但这些不同材料的里氏硬度与布氏硬度之间的换算关系，由于硬度测量值少、硬度分布不均匀以及硬度范围窄，得到的关系式存在的误差，硬度换算也存在一定的局限性。

因此，需要开发一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，该方法测定误差小且硬度范围宽。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提供一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，该方法测定误差小且硬度范围宽。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种耐热钢里氏硬度与布氏硬度的换算方法，包括以下步骤：

S1、曲线建立：制备耐热钢试样，并将耐热钢试样预处理；

利用布氏硬度计测试耐热钢试样的布氏硬度值HBW；

利用里氏硬度计测试耐热钢试样的里氏硬度值HLD；

将HBW和HLD平均值分别作为对应值，作出硬度对比曲线，得计算公式；

S2、硬度测量：将耐热钢待测样用里氏硬度计测定若干个测试点，取测试点的平均值作为待测样的里氏硬度值HLD；

S3、硬度换算：将步骤S2中测得的待测样的里氏硬度值HLD代入步骤S1中计算公式得到该部件的布氏硬度；

其中，所述耐热钢包括P91钢、P92钢、P22钢、12Cr1MoV钢和15CrMo钢中的一种。