熱處理是提高和保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性、提高制造業(yè)市場競爭力的重要基礎(chǔ)之一，其行業(yè)水平的高低對制造業(yè)發(fā)展起著舉足輕重的作用。目前，我國的熱處理行業(yè)除了少數(shù)廠家外，總體水平遠(yuǎn)不能適應(yīng)加入WTO后熱處理行業(yè)面臨的更激烈的市場競爭環(huán)境。在這其中，我國的熱處理檢測設(shè)備更為落后。嚴(yán)重的限制和阻礙了工藝技術(shù)的發(fā)展和造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，更重要的是不能有效的防止產(chǎn)品出現(xiàn)不必要的質(zhì)量事故。下面我就機(jī)械零件、工模具熱處理后*常用的硬度測試來舉例。

　　硬度是衡量金屬材料軟硬的一個指標(biāo)，硬度值實際上不是一個單位的物理量，它是表征著材料的彈性、塑性、形變、強(qiáng)化率、強(qiáng)度和韌性等一系列不同物理量組合的一種綜合性能指標(biāo)，一般可以認(rèn)為硬度是指金屬表面上不大體積內(nèi)抵抗變形破裂的能力。采用便攜式里氏硬度計進(jìn)行硬度檢測的實用價值在于不必破壞工件并可成批檢驗零件，已成為產(chǎn)品質(zhì)量檢查、制定合理工藝和分析產(chǎn)品質(zhì)量的重要實驗方法之一。

　　結(jié)構(gòu)件及模具檢測實際使用情況

　　一、用里氏硬度計測試硬度來分析、驗證大型齒軸、內(nèi)齒圈預(yù)處理工藝及滲碳淬火工藝的方法：

　　1、預(yù)處理工藝后測試

　　這道工藝操作后的質(zhì)量直接影響滲碳工藝操作后齒軸、內(nèi)齒圈滲碳層硬度分布的均勻性、齒部的變形量。更重要的是芯部的強(qiáng)度(未滲層)。當(dāng)用里氏硬度計測試齒軸的齒部及柄部、內(nèi)齒圈的外圓內(nèi)徑及端面，如果發(fā)現(xiàn)測試的同一區(qū)域硬度*高和*低的相差較大，在審查儀表爐溫、裝爐方式、工藝?yán)鋮s方式都正常的前提條件下，就可根據(jù)硬度值高低差值及分布的狀況，推斷出工件內(nèi)組織存在著偏析或帶狀組織。如金相圖片顯示的帶狀偏析

　　因為用硬度法測試的實況是測試點在黑色的珠光體帶硬度偏高，在白色鐵素體帶硬度偏低。這種組織缺陷在隨后的滲碳淬火工藝操作中是不可能消除，而是被保留下來。一旦大型齒軸、內(nèi)齒圈存在這種組織缺陷，在裝機(jī)使用時不僅會造成使用壽命短的問題，而且常造成重大設(shè)備事故。當(dāng)我們通過測試硬度法可推斷出鍛件中有這種帶狀偏析后，立即采用固溶處理工藝操作或其他消除帶狀偏析的工藝即可消除缺陷，從而防止設(shè)備事故的發(fā)生、減少損失。

　　2、滲碳工藝后測試

　　這道工藝氏齒軸與內(nèi)齒圈的*終熱處理工藝，通常檢驗人員只對試樣測試HRC硬度

　　然后再切開試樣做金相分析：滲層馬氏體級別、碳化物級別、形態(tài)分布、殘余奧氏體量形態(tài)、心部馬氏體級別，再用顯微硬度計測試滲層從表層至HV550硬度為深層深度以上操作作為終檢。但從現(xiàn)場發(fā)生齒軸早期失效斷軸，齒部嚴(yán)重磨損的事故分析中發(fā)現(xiàn)，實物的硬度低于試樣的硬度，尤其常常出現(xiàn)在深層滲碳時，原因是實物齒軸、內(nèi)齒圈與試樣不是同塊料上截取下來的，也不是同一爐所做的預(yù)處理。這樣在實物與試樣滲前原始組織不同，滲后的組織與硬度有一定差異，更主要的是在整個滲碳工藝操作中，由于工件的擺放及滲碳表面積巨大的差異(化學(xué)熱處理吸收過程的相界面反應(yīng)及主要因素中有一條滲入介質(zhì)各組分的濃度與工件表面狀態(tài)、表面形狀、表面積大小及表面能量對化學(xué)熱處理過程有極其重要的影響)把里氏硬度計測試出的硬度與試樣上洛氏硬度計及顯微硬度計測試出的硬度相比較、加之對試樣滲層的金相組織分析結(jié)合起來，就可較快而準(zhǔn)確的找出產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因。加之作必要的工藝調(diào)整，可在工件組裝前就把事故隱患消除。

　　二、用里氏硬度計測試硬度來分析、驗證中大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具工藝

　　這是一支用馬氏體不銹鋼所制作的飼料模具，主要用于生產(chǎn)飼料。模具上有10000～27000個孔，每小時有10噸的混合飼料粉狀物從模孔區(qū)擠出成為顆粒狀。所以環(huán)模質(zhì)量與使用壽命的關(guān)鍵控制點是環(huán)模上?？讌^(qū)的硬度與滲層。以下是?？啄p的實物圖片：

　　由于模具尺寸大，而且?？追植荚谕鈭A上，測試點是個曲面，孔與孔之間的間距一般有3～4mm，在這種條件下正好發(fā)揮了里氏硬度計的多樣適用性與小巧攜帶方便的特點，能夠準(zhǔn)確的測試出?？滋帉嶋H硬度。根據(jù)實測的硬度以及對試塊所作的金相分析，可更合理的修正和制定工藝，充分發(fā)揮材料潛力，提高使用壽命。如環(huán)模一小時出10噸飼料，當(dāng)延長10小時使用壽命就可出100噸飼料，會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　三、工模具失效分析中里氏硬度計的作用

　　材質(zhì)5CrMnMo大型熱鍛模具在使用中常因為型腔早期磨損、塌陷而失效。

　　當(dāng)用里氏硬度計對磨損區(qū)測試硬度時發(fā)現(xiàn)磨削的硬度值低于未使用前測試的硬度(38～42HRC)在32～34HRC范圍。這就說明在紅熱的毛坯(>10000C)對型腔加熱的第二階段(毛坯在型腔加熱大體可分為四個階段),受熱量大約在80%～85%時，因模腔壁厚散熱慢，某些點區(qū)溫度高達(dá)6500C以上。當(dāng)模具型腔因傳導(dǎo)受熱后溫度超過模具回火溫度，模具在工作過程中是處在繼續(xù)回火過程階段，將繼續(xù)發(fā)生組織與性能的變化，就造成了磨損區(qū)硬度值的降低而發(fā)生熱磨損，就表明5CrMnMo這種熱作模具鋼不適宜做大型模具。當(dāng)選用600～6500C溫區(qū)內(nèi)服役的熱作模具如3Cr2W8V，3Cr3Mo3VNb這類熱穩(wěn)定性、熱強(qiáng)性、屈服強(qiáng)度的熱作模具鋼比采用5CrMnMo更適宜。

　　在中國這個工業(yè)化進(jìn)程還遠(yuǎn)沒有完成的情況下，迫切需要努力縮短與國際先進(jìn)制造水平的差距，作為企業(yè)必須從戰(zhàn)略高度上來認(rèn)識到熱處理行業(yè)，不僅從設(shè)備、工藝，尤其是檢測設(shè)備急需要不斷吸取國內(nèi)外新技術(shù)，更要看在熱處理企業(yè)中實際生產(chǎn)應(yīng)用的情況。這才是一個非常明智的舉措，因為在加入WTO后按世貿(mào)規(guī)則有五年過渡期，對我國制造業(yè)而言，這是一個非常關(guān)鍵的時期，之所以說是關(guān)鍵是因為過渡期后我國制造業(yè)企業(yè)基本上將處于國外大公司同等競爭地位，而且在這過渡期中，我們尚可充分準(zhǔn)備提升競爭力，所以這是對企業(yè)非常緊迫的要求。

里氏硬度計
具有體積小、操作簡單、攜帶方便等優(yōu)點，主要用于重型和大型工件或永久組裝部件的現(xiàn)場測定。
里氏硬度計基本原理：用具有一定質(zhì)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比值計算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB(回彈速度)/ VA(沖擊速度)。
該硬度計可用里氏原理測量直接用HB布氏、HRC洛氏C、HV維氏、HS肖氏顯示硬度值。
參考圖片(數(shù)顯里氏硬度計HLN-11A):

洛氏硬度計
洛氏硬度計適用于黑色金屬、有色金屬以及可鍛鑄鐵的洛氏硬度測定。
洛氏硬度計基本原理：是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59mm、3.18mm的鋼球在規(guī)定的外加載荷下垂直壓入試件表面，產(chǎn)生壓痕，測試壓痕深度，利用洛氏硬度計算公式HR=(K-H)/C計算出的硬度值。能完成這一測量工作的硬度計，就是洛氏硬度計。
洛氏硬度壓痕越淺，值越大，材料硬度越高。
參考圖片(洛氏硬度計HR-150A):

維氏硬度計
維氏硬度計分：維氏硬度計(10-50Kg)；小負(fù)荷維氏硬度計(5Kg)；顯微維氏硬度計(1Kg)。
維氏硬度計基本原理：用120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度HV值(kgf/mm2)。
特別宜于測試布氏硬度超過450薄的淬火回火部件和材料以及各種滲層和覆層，維氏硬度計最大的優(yōu)點在于其硬度值與試驗力的大小無關(guān)，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗力，其硬度值不變。
參考圖片(數(shù)顯維氏硬度計HVS-10):

布氏硬度計
布氏硬度計適用于黑色金屬、有色金屬鑄件的布氏硬度測定。
布氏硬度計基本原理：布氏硬度計是以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，計算負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即得布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。
當(dāng)被檢測材料布氏硬度大于450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。
參考圖片(布氏硬度計HB-3000B):

邵氏硬度計
邵氏硬度計的能快速測定塑料、橡膠、合成樹脂等的邵氏硬度。
邵氏硬度計基本原理：邵氏硬度計用于確定塑料或橡膠等軟性材料的相對硬度，分為邵氏A型(通常用來測量軟的橡膠，單位為HA)和邵氏D型(通常用來測量硬的塑料，單位為HD)，又稱橡膠硬度計；它測量了規(guī)定壓針在指定壓強(qiáng)和時間條件下的針入度。
邵氏硬度值用來識別或指定特殊硬度的塑料，也可作為多批材料的質(zhì)量控制。
推薦產(chǎn)品：邵氏橡膠硬度計LX-A(測軟橡膠)，邵氏橡膠硬度計LX-D(測硬橡膠)。
參考圖片(邵氏型硬度計LX-A):

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韋氏硬度計
韋氏硬度計特點:一種可現(xiàn)場快速測試鋁合金硬度的儀器。使用方便，一卡即可，硬度值直接讀出，效率高，可靠性好。用于快速檢測鋁合金型材、管材、板材、鋁工件及其他軟金屬的硬度。特別適于在生產(chǎn)現(xiàn)場、銷售現(xiàn)場或施工現(xiàn)場對成批產(chǎn)品進(jìn)行快速、非破壞性的逐件合格檢查。韋氏硬度計是檢驗鋁合金型材力學(xué)性能的儀器，符合中國有色標(biāo)準(zhǔn)YS/T420-2004和美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM B647-84(2000)。韋氏硬度計還可用于測試紫銅、黃銅、軟鋼等。
常用的韋氏硬度計應(yīng)用:
1.W-20型常用于鋁型材的生產(chǎn)和應(yīng)用場合。
2.型材厚度大于6mm時應(yīng)改用W-20a型。
3.大于10mm的鋁管材采用W-20型。
4.大于6mm的細(xì)鋁管應(yīng)改用W-20b型。
5.W-B75型常用于測試黃銅管。
6.W-BB75型常用于測試紫銅管。
7.W-B92型常用于測試不銹鋼或冷軋鋼帶。
參考圖片(天星韋氏硬度計W-20A):

巴氏硬度計
用于檢測鋁及鋁合金材料的硬度。主要用于韋氏硬度計無法檢測的厚壁鋁合金型材，用于檢測純鋁、較軟鋁合金、超硬鋁合金、鋁板、鋁棒及鋁合金鑄件、鍛件、壓鑄件，還可檢測組裝后的鋁合金制品(鋁合金門窗、幕墻、消防梯等)。還可用于檢測玻璃鋼、硬塑料等材料的硬度。
符合美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM B648-00《巴克爾硬度計測量鋁合金硬度的試驗方法》和中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T3854-2005《增強(qiáng)塑料巴柯爾硬度試驗方法》。
推薦產(chǎn)品：天星巴氏硬度計934-1。
參考圖片(天星934-1巴氏硬度計):