里氏硬度儀應用于球墨鐵鑄件

測試精度的試驗研究

——一汽集團公司二鑄廠 徐廣才

一、前言

里氏硬度儀是當前在世界上廣泛應用的**的動態硬度測試儀，具有靈敏度高，使用方便靈活，可應用于生產現場直接測試工件本體等優點。我廠擁有多臺時代公司生產的里氏硬度測試儀。在使用中我們發現用其測試我廠生產的球墨鑄鐵件（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鑄件的材質質量帶來困難，甚至產生矛盾。為了使里氏硬度儀能為我們提供可靠的數據，使其在生產中發揮更大的作用，我們進行了這項試驗研究。

二、試驗方法

1.選擇試樣與硬度儀

1）由于是在生產條件下進行試驗，因此以我廠生產的典型鑄件曲軸作為試件。該產品材質牌號QT550-3,單件重19.5kg。

2）硬度測試儀用 時代里氏硬度計，分別用D 型沖頭和G 型沖頭，一臺HB—3000 型靜態布氏硬度儀。

2.試驗步驟

1）任取一批曲軸，用銼刀和砂紙將其硬度測試點（產品設計時確定的）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上不同部位各測5點（測試平臺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一側測其布氏硬度值。

測試參數列表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、測試數據的回歸處理

1、按表1 所列參數繪制XD：與Yi 及XG；與Yi 的相關圖。

2、求得兩個回歸方程（1）和（2）：

YD i =34.751＋0.381125XD i （1）

YG i =33.878＋0.404664XG i （2）

方程（1）的相關系數rD＝0.960327

方程（2）的相關系數rG＝0.963226

3、做回歸換算曲線。

把表1 測試數據自變量值XD i（HLD）、 XG i（HLG）分別代入方程式（1）、（2），便得出相應的回歸布氏硬度值?，（HB），如表2、表3 所示。

根據表2、表3 的測試參數XD i（HLD）、XG i（HLG）與相對應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)對測試值進行回歸換逄具有較小的誤差，其結果是可靠的。

四、結論

1、用里氏硬度儀測球墨鑄鐵件，經適當的回歸換算后，其測試結果是可靠的。

2、對同一狀態的球鐵測試表面，用G 型沖頭比用D 型沖頭所測數值的分散度要小。這是因為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，但取幾點平均值的換算誤差兩者基本相同。

4、此試驗是在生產條件下進行的，有其局限性。如取值范圍不夠寬（只在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用起來才比較理想。

5、今后要進一步做的工作是加大試驗的取值范圍，使之更具有普通性。還要在其它牌號的球鐵件上做試驗，以使里氏硬度計得到更廣泛的應用并取得更高的測試精度。