里氏硬度儀應(yīng)用于球墨鐵鑄件
測試精度的試驗(yàn)研究
——一汽集團(tuán)公司二鑄廠 徐廣才
一、前言
里氏硬度儀是當(dāng)前在世界上廣泛應(yīng)用的**的動(dòng)態(tài)硬度測試儀，具有靈敏度高，使用方便靈活，可應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場直接測試工件本體等優(yōu)點(diǎn)。我廠擁有多臺(tái)時(shí)代公司生產(chǎn)的里氏硬度測試儀。在使用中我們發(fā)現(xiàn)用其測試我廠生產(chǎn)的球墨鑄鐵件（主要用于曲軸），儀器所顯示的HB 值與解剖后在靜態(tài)硬度儀（HB—3000 型）所測得的HB 值有較大差異。這給我們正確鑒定和評價(jià)鑄件的材質(zhì)質(zhì)量帶來困難，甚至產(chǎn)生矛盾。為了使里氏硬度儀能為我們提供可靠的數(shù)據(jù)，使其在生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用，我們進(jìn)行了這項(xiàng)試驗(yàn)研究。
二、試驗(yàn)方法
1.選擇試樣與硬度儀
1）由于是在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，因此以我廠生產(chǎn)的典型鑄件曲軸作為試件。該產(chǎn)品材質(zhì)牌號QT550-3,單件重19.5kg。
2）硬度測試儀用 時(shí)代里氏硬度計(jì)，分別用D 型沖頭和G 型沖頭，一臺(tái)HB—3000 型靜態(tài)布氏硬度儀。
2.試驗(yàn)步驟
1）任取一批曲軸，用銼刀和砂紙將其硬度測試點(diǎn)（產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)確定的）處理成表面粗糙度Ra＜2μm。
2）用同一里氏硬度儀，但用D 型和G 型兩種不同的沖擊頭，在處理過的測試平臺(tái)上不同部位各測5點(diǎn)（測試平臺(tái)的面積有限不能多測）取其平均值。
3）將里氏硬度儀測試過的曲軸主軸徑用鋸床切割下來，制成布氏硬度儀測試塊。
4）在HB-3000 型硬度儀上對制成的試塊在其剖斷面靠近硬度測試平臺(tái)一側(cè)測其布氏硬度值。
測試參數(shù)列表1 如下：
試樣編號 1 2 3 4 5 6 7
里氏硬度值XD : (HLD) 507 508 517 500 489 513 517
里氏硬度值XG : (HLD) 480 480 490 476 466 487 491
布氏硬度值Xi : (HB) 229 229 235 225 221 230 234
試樣編號 8 9 10 11 12 13 14
里氏硬度值XD : (HLD) 526 556 541 538 506 505 557
里氏硬度值XG : (HLD) 500 524 512 580 473 470 525
布氏硬度值Xi : (HB) 234 246 244 239 226 228 245
試樣編號 15 16 17 18 19 20 21
里氏硬度值XD : (HLD) 533 551 498 497 54 525 550
里氏硬度值XG : (HLD) 504 518 474 477 518 499 523
布氏硬度值Xi : (HB) 40 241 44 225 245 235 241
三、測試數(shù)據(jù)的回歸處理
1、按表1 所列參數(shù)繪制XD：與Yi 及XG；與Yi 的相關(guān)圖。
2、求得兩個(gè)回歸方程（1）和（2）：
YD i =34.751＋0.381125XD i （1）
YG i =33.878＋0.404664XG i （2）
方程（1）的相關(guān)系數(shù)rD＝0.960327
方程（2）的相關(guān)系數(shù)rG＝0.963226
3、做回歸換算曲線。
把表1 測試數(shù)據(jù)自變量值XD i（HLD）、 XG i（HLG）分別代入方程式（1）、（2），便得出相應(yīng)的回歸布氏硬度值?，（HB），如表2、表3 所示。
根據(jù)表2、表3 的測試參數(shù)XD i（HLD）、XG i（HLG）與相對應(yīng)的回歸換算布氏硬度值?i（HB）繪制回歸換算曲線圖。
測試值Y : 與回歸換算值Y i 對比 表2
試樣編號 1 2 3 4 5 6 7
里氏硬度值XDi : (HLD) 507 508 517 500 489 513 517
里氏硬度值Yi : (HB) 223 229 235 225 221 230 234
布氏硬度值?i : (HB) 228 228 232 225 221 230 232
試樣編號 8 9 10 11 12 13 14
里氏硬度值XDi : (HLD) 526 556 541 538 506 505 557
里氏硬度值Yi : (HB) 234 249 244 239 226 226 245
布氏硬度值?i : (HB) 235 247 241 240 228 228 247
試樣編號 15 16 17 18 19 20 21
里氏硬度值XDi : (HLD) 533 551 498 497 542 525 550
里氏硬度值Yi : (HB) 240 241 224 225 245 235 241
布氏硬度值?i : (HB) 238 245 224 224 241 235 244
測試值Y i 與回歸換算值? i 對比 表3
試樣編號 1 2 3 4 5 6 7
里氏硬度值XG i (HLD) 473 480 490 476 466 487 491
里氏硬度值Yi (HB) 223 229 235 225 221 230 234
布氏硬度值?i : (HB) 223 228 232 226 222 231 232
試樣編號 8 9 10 11 12 13 14
里氏硬度值XD : (HLD) 526 556 541 538 506 505 557
里氏硬度值XG : (HLD) 500 524 512 580 473 470 525
布氏硬度值Xi : (HB) 234 246 244 239 226 228 245
試樣編號 15 16 17 18 19 20 21
里氏硬度值XG i (HLD) 504 518 474 477 518 499 538
里氏硬度值Yi (HB) 240 241 224 225 245 235 239
布氏硬度值?i : (HB) 238 243 226 227 243 236 245
通過以上分析可以看出,利用方程(1)和方程(2)對測試值進(jìn)行回歸換逄具有較小的誤差，其結(jié)果是可靠的。
四、結(jié)論
1、用里氏硬度儀測球墨鑄鐵件，經(jīng)適當(dāng)?shù)幕貧w換算后，其測試結(jié)果是可靠的。
2、對同一狀態(tài)的球鐵測試表面，用G 型沖頭比用D 型沖頭所測數(shù)值的分散度要小。這是因?yàn)?/span>G 型沖頭的沖擊功大，硬度壓痕亦大，從而減小了對測試表面組織不均勻性及粗糙度不均勻的敏感性。3、雖然G 沖頭測值分散度較D 沖頭小，但取幾點(diǎn)平均值的換算誤差兩者基本相同。
4、此試驗(yàn)是在生產(chǎn)條件下進(jìn)行的，有其局限性。如取值范圍不夠?qū)挘ㄖ辉?/span>HB221-249 之間）。因此所配回歸方程也只是在此范圍之間的硬度值應(yīng)用起來才比較理想。5、今后要進(jìn)一步做的工作是加大試驗(yàn)的取值范圍，使之更具有普通性。還要在其它牌號的球鐵件上做試驗(yàn)，以使里氏硬度計(jì)得到更廣泛的應(yīng)用并取得更高的測試精度。
